特許 7500483 水処理システム及び水処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-07

(45)【発行日】2024-06-17

(54)【発明の名称】水処理システム及び水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20230101AFI20240610BHJP

   B01D 61/02 20060101ALI20240610BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20240610BHJP

   C02F 1/06 20230101ALI20240610BHJP

   C02F 1/20 20230101ALI20240610BHJP

   C02F 1/42 20230101ALI20240610BHJP

   C02F 1/52 20230101ALI20240610BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 A

B01D61/02 510

B01D61/58

C02F1/06

C02F1/20 A

C02F1/42 A

C02F1/44 D

C02F1/44 K

C02F1/52 K

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021046127

(22)【出願日】2021-03-19

(65)【公開番号】P2022144923

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2023-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【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】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(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】茂庭 忍

(72)【発明者】

【氏名】山崎 厚

【審査官】池田 周士郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１８８３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２４６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１７０８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２１００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－００３５８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ６１／００～７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４２

Ｃ０２Ｆ １／５２

Ｃ０２Ｆ １／２０

Ｃ０２Ｆ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水を昇圧して送出する導入ユニット；
前記導入ユニットの下流に配置される、第１の逆浸透膜エレメントを備えた脱塩用膜分離ユニットであって、前記第１の逆浸透膜エレメントは第１の逆浸透膜と、前記第１の逆浸透膜により区画され、第１の流路により前記導入ユニットに接続される第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有し、前記第１の逆浸透膜エレメントの前記第１のチャンバが第１の流路により前記導入ユニットに接続される、１０ＭＰa以上、前記第１の逆浸透膜の最大耐圧以下で運転可能になるように構成される前記脱塩用膜分離ユニット；
前記脱塩用膜分離ユニットの下流に配置される第１の減圧ユニットであって、一端が前記第１の流路の接続箇所と異なる前記脱塩用膜分離ユニットの前記第１のチャンバの箇所に位置する第２の流路により、前記脱塩用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに接続される第１の減圧装置を備える、前記第１の減圧ユニット；
前記第１の減圧ユニットの下流に配置され、第２の逆浸透膜エレメントを備え、かつ、前記脱塩用膜分離ユニットの最大耐圧より低い最大耐圧を持つ第１の濃縮用膜分離ユニットであって、前記第２の逆浸透膜エレメントは、第２の逆浸透膜と、前記第２の逆浸透膜により区画された第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有し、前記第２の逆浸透膜エレメントの前記第１のチャンバは第３の流路により前記第１の減圧ユニットに接続され、前記第２の逆浸透膜エレメントの前記第２のチャンバは第４の流路により前記導入ユニットに接続される、前記第１の濃縮用膜分離ユニット；
前記第１の濃縮用膜分離ユニットより下流側に配置される、第３の逆浸透膜エレメントを備えた第２の濃縮用膜分離ユニットであって、前記第３の逆浸透膜エレメントは第３の逆浸透膜と、前記第３の逆浸透膜により区画された第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有し、前記第３の逆浸透膜エレメントの前記第１のチャンバは第５の流路により前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに接続され、かつ前記第５の流路と異なる位置に第６の流路が接続され、前記第３の逆浸透膜エレメントの前記第２のチャンバは第７の流路により前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバに接続される前記第２の濃縮用膜分離ユニット；及び
前記第５の流路又は前記第６の流路に接続される第２の減圧ユニットであって、第８の流路により前記第５の流路又は前記第６の流路に接続され、かつ第９の流路により前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバに接続される第２の減圧装置を備える、前記第２の減圧ユニット；を具備する水処理システム。

【請求項2】

前記第１の濃縮用膜分離ユニットは、前記第２の逆浸透膜エレメントを直列に複数備える請求項１に記載の水処理システム。

【請求項3】

前記第１の濃縮用膜分離ユニットは、前記第２の逆浸透膜エレメントを並列に複数備え、前記第２の濃縮用膜分離ユニットは、前記第３の逆浸透膜エレメントを、前記第２の逆浸透膜エレメントの数以下で、並列に複数備える請求項１又は２に記載の水処理システム。

【請求項4】

前記導入ユニットの上流に配置され、固形分除去、有機成分除去、硬度成分除去、及び炭酸成分除去の少なくとも１つを行う前処理ユニットであって、前記前処理ユニットは第１０の流路により前記導入ユニットに接続される請求項１乃至３いずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項5】

前記前処理ユニットと前記導入ユニットの間に前処理用膜分離ユニットをさらに備え、
前記前処理用膜分離ユニットは、第４の逆浸透膜並びに前記第４の逆浸透膜により区画される第１のチャンバ及び第２のチャンバを有する第４の逆浸透膜エレメントと、一端が前記前処理ユニットに接続され、他端が前記前処理用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに接続される第１１の流路と、一端が前記前処理用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに接続され、他端が前記導入ユニットに接続される第１２の流路とを備える請求項４に記載の水処理システム。

【請求項6】

前記第２の濃縮用膜分離ユニットに前記第６の流路を通して接続される熱処理ユニットをさらに備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項7】

前記第２の濃縮用膜分離ユニットに前記第６の流路を通して接続される動力回収ユニットをさらに備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項8】

前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出される水に、１０００ｎｍ以下のファインバブルを１．０Ｅ＋６個／ｍＬ以上含ませるように構成される請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項9】

被処理水を昇圧して送出する導入ユニット；
前記導入ユニットより下流に配置され、第１の逆浸透膜と当該第１の逆浸透膜により区画される第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有する第１の逆浸透膜エレメントを備える、１０ＭＰa以上、前記第１の逆浸透膜の最大耐圧以下で運転可能になるように構成される脱塩用膜分離ユニット；
前記脱塩用膜分離ユニットより下流に配置され、前記脱塩用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出される濃縮水を減圧する第１の減圧ユニット；
前記第１の減圧ユニットより下流に配置され、前記脱塩用膜分離ユニットの最大耐圧より低い最大耐圧を持つ第２の逆浸透膜と当該第２の逆浸透膜により区画される第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有する第２の逆浸透膜エレメントを備える、第１の濃縮用膜分離ユニット；
前記第１の濃縮用膜分離ユニットより下流に配置され、第３の逆浸透膜と当該第３の逆浸透膜により区画される第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有する第３の逆浸透膜エレメントを備える、第２の濃縮用膜分離ユニット；及び
前記第１の濃縮用膜分離ユニットより下流側に配置され、前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出された濃縮液を減圧する、又は、前記第２の濃縮用膜分離ユニットより下流側に配置され、前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出された濃縮液を減圧する、第２の減圧ユニット；を具備する水処理システムを用意する工程と、
前記導入ユニットから１０ＭＰa以上、前記第１の逆浸透膜の最大耐圧以下に昇圧した被処理水を前記脱塩用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに送出する工程と、
前記脱塩用膜分離ユニットの前記第１のチャンバ内で濃縮された濃縮水を前記第１の減圧ユニットに送出し、減圧する工程と、
前記第１の減圧ユニットによって減圧された前記濃縮水を前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに送出する工程と、
前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバ内で濃縮された前記濃縮水を前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに送出する工程と、
前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバ又は前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出された濃縮水を前記第２の減圧ユニットに送出し、前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに送出される前記濃縮水より低い圧力に減圧する工程と、
前記第２の減圧ユニットによって減圧された戻り濃縮水を前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバに送出する工程と、
前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバ内で希釈された戻り濃縮水を前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバに送出する工程と、
前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバ内で希釈された戻り濃縮水を前記導入ユニットに循環する工程と
を含み、
前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバ内で希釈された前記戻り濃縮水を前記導入ユニットに循環し、
前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバ内で濃縮された前記濃縮水を高濃縮度の濃縮水として回収する水処理方法。

【請求項10】

前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出される濃縮水に、１０００ｎｍ以下のファインバブルが１．０Ｅ＋６個／ｍＬ以上含まれている請求項９に記載の水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、水処理システム及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減、廃水の再生、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ゼロにまで低減することで水環境保全を図ることである。排水をゼロまで低減するためには、最終的に蒸発法で固形分と脱イオン水に分離する必要がある。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る、固形分と脱イオン水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欠点がある。そのため、エネルギー消費量低減の観点から、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減することが求められている。

【0003】

このような要望から、蒸発法の前段階で固形分を含有（又は溶解）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。

【0004】

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。

【0005】

しかしながら、ＲＯ膜はシリカ、硬度スケール、及びバイオファウリングによって目詰まりが生じる恐れがある。

【0006】

ＲＯ膜に目詰まりが生じると、ＲＯ膜を洗浄するために、水処理システム全体を停止する必要がある。このため、水処理システムの稼働率が低下する。また、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も招く。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１８－０６９１９８号公報

【文献】特開２０１９－１８８３３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、逆浸透膜の目詰まりの可能性を低減し、濃縮水の量を効率的に減少させることが可能な水処理システム及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】

実施形態に係る水処理システムは、被処理水を昇圧して送出する導入ユニット；
導入ユニットの下流に配置される、第１の逆浸透膜エレメントを備えた脱塩用膜分離ユニットであって、第１の逆浸透膜エレメントは第１の逆浸透膜と、第１の逆浸透膜により区画され、第１の流路により導入ユニットに接続される第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有し、第１の逆浸透膜エレメントの第１のチャンバが第１の流路により導入ユニットに接続される、脱塩用膜分離ユニット；脱塩用膜分離ユニットの下流に配置される第１の減圧ユニットであって、一端が第１の流路の接続箇所と異なる脱塩用膜分離ユニットの第１のチャンバの箇所に位置する第２の流路により、脱塩用膜分離ユニットの第１のチャンバに接続される第１の減圧装置を備える、第１の減圧ユニット；第１の減圧ユニットの下流に配置され、第２の逆浸透膜エレメントを備え、かつ、脱塩用膜分離ユニットの最大耐圧より低い最大耐圧を持つ第１の濃縮用膜分離ユニットであって、第２の逆浸透膜エレメントは、第２の逆浸透膜と、第２の逆浸透膜により区画された第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有し、第２の逆浸透膜エレメントの第１のチャンバは第３の流路により第１の減圧ユニットに接続され、第２の逆浸透膜エレメントの第２のチャンバは第４の流路により導入ユニットに接続される、第１の濃縮用膜分離ユニット；第１の濃縮用膜分離ユニットより下流側に配置される、第３の逆浸透膜エレメントを備えた第２の濃縮用膜分離ユニットであって、第３の逆浸透膜エレメントは第３の逆浸透膜と、第３の逆浸透膜により区画された第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有し、第３の逆浸透膜エレメントの第１のチャンバは第５の流路により第１の濃縮用膜分離ユニットの第１のチャンバに接続され、かつ第５の流路と異なる位置に第６の流路が接続され、第３の逆浸透膜エレメントの第２のチャンバは第７の流路により第１の濃縮用膜分離ユニットの第２のチャンバに接続される第２の濃縮用膜分離ユニット；及び第５の流路又は第６の流路に接続される第２の減圧ユニットであって、第８の流路により第５の流路又は第６の流路に接続され、かつ第９の流路により第２の濃縮用膜分離ユニットの第２のチャンバに接続される第２の減圧装置を備える、第２の減圧ユニット；を具備する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。

【図2】図１の水処理システムの導入ユニットを示す概略図である。

【図3】図１の水処理システムにおける第１の減圧ユニットの変形例を示す概略図である。

【図4】第１の実施形態に係る水処理システムの変形例を示す概略図である。

【図5】第１の実施形態に係る水処理システムの別の変形例を示す概略図である。

【図6】第２の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。

【図7】第３の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。

【図8】第４の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。

【図9】第５の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。

【図10】第６の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。

【図11】第７の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。

【図12】第７の実施形態に係る水処理システムの変形例を示す概略図である。

【図13】第８の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。

【図14】第９の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。

【図15】第１０の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。

【図16】第１０の実施形態に係る水処理システムの変形例を示す概略図である。

【図17】第１１の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

【0012】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る水処理システムの機能構成を示す概略図である。

【0013】

水処理システム１は、被処理水を昇圧して送出する導入ユニット１０を備えている。導入ユニット１０は、例えば図２に示すように被処理水を貯液する液混和槽１１を備えている。液混和槽１１には、被処理液を供給する供給流路２１１、薬液供給流路１２、ガス供給流路１３、昇圧した被処理水を後述する脱塩用膜分離ユニットに送出するための第１の流路２０１及び後述する第１の濃縮用膜分離ユニットの第２のチャンバの戻り濃縮水を循環させる第４の流路２０４がそれぞれ挿入されている。供給流路２１１には、被処理液を液混和槽１１に供給するためのポンプ１４が介装されている。第１の流路２０１には、液混和槽１１内の被処理水を昇圧して脱塩用膜分離ユニットに送出する昇圧ポンプ１５が介装されている。また、液混和槽１１内には水質計１６が配置されている。液混和槽１１内には撹拌機１７が配置されている。

【0014】

薬液供給流路１２から液混和槽１１に供給する薬液は、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及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、及び後述する脱塩用膜分離ユニット、第１、第２の濃縮用膜分離ユニットで用いられる逆浸透膜の材質、性能等により使い分けられる。薬液はさらに、定常運転時、及びメンテナンス時等に応じて使い分けることもできる。ｐＨ調整剤としては、例えば、苛性ソーダ、水酸化カリウム等のアルカリ剤を用いる。これによって、導入ユニット１０は液混和槽１１において、被処理水のｐＨを調整、好ましくは３以上、８以下に調整する。

【0015】

ガス供給流路１３から液混和槽１１に供給されるガスは、例えば空気又は二酸化炭素である。液混和槽１１は溶存空気量が大きくなるように溶液を攪拌又は循環することが好ましい。例えば、溶存酸素量は２ｍｇ／L以上であることが望ましい。

【0016】

水質計１６は、液混和槽１１に貯液された被処理水のｐＨを測定するｐＨ計を含む。また、水質計１６は液混和槽１１に貯液された被脱気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良い。

【0017】

昇圧ポンプ１５は、液混和槽１１に貯留された被処理水のｐＨ等の水質が脱塩分離ユニットに導入す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、液混和槽１１に貯液された被処理水を予め設定した圧力へ昇圧して脱塩用分離ユニットに導入する。なお、予め設定した圧力とは、例えば少なくとも被処理水の浸透圧よりも高い圧力及び後述する第１の濃縮用膜分離ユニットからの循環水の返流可能な圧力である。具体的には、約５ＭＰａ～１２ＭＰａ、好ましくは１０ＭＰa以上である。

【0018】

脱塩用膜分離ユニット２０は、導入ユニット１０の下流に配置されている。ここで、被処理水又は後述の濃縮水の流れを基準とし、その流れの下の方を下流、流れの上の方を上流と呼ぶ。脱塩用膜分離ユニット２０は、第１の逆浸透エレメント２１を備えている。第１の逆浸透エレメント２１は、第１の密閉容器、例えば第１の耐圧密閉容器２２と、第１の耐圧密閉容器２２内に配置された第１の逆浸透膜２３と、第１の逆浸透膜２３より第１の耐圧密閉容器２２を区画して形成された第１のチャンバ２４と第２のチャンバ２５とを含む。第１のチャンバ２４が位置する第１の耐圧密閉容器２２は、第１の流路２０１により導入ユニット１０に接続されている。

【0019】

このような構成の脱塩用膜分離ユニット２０は、後述する第１、第２の濃縮用膜分離ユニット４０，５０に比べて昇圧された高い圧力の被処理水を第１のチャンバ２４に導入するため、当該被処理水中の水を第１の逆浸透膜２３から第２のチャンバ２５に効率的に透過して透過水と、溶解固形分（塩分）が濃縮された濃縮水とに分離する。この「濃縮水」には、第１の逆浸透膜２３の上述の正浸透作用によって濃縮されないまま第１チャンバ９を通過した被処理水も含まれ得るが、その作用によって濃縮された被処理水が、脱塩用膜分離ユニット２０から第１の減圧ユニット３０へと送出されることが、好ましい。

【0020】

第１の耐圧密閉容器２２は、１０ＭＰａ以上の耐圧性を有することが好ましい。

【0021】

第１の逆浸透膜２３は、例えば、スパイラル状、及び中空糸状等の膜を用いることができる。

【0022】

第１の減圧ユニット３０は、脱塩用膜分離ユニット２０の下流に配置され、減圧装置３１を備えている。減圧装置３１の入口は、第２の流路２０２により脱塩用膜分離ユニット２０の第１のチャンバ２４が位置する第１の耐圧密閉容器２２に接続されている。減圧装置３１は、例えば減圧弁を有し、脱塩用膜分離ユニット２０の第１のチャンバ２４から送出された高圧の濃縮水が減圧弁を通過する際に、濃縮水の圧力を急激に減圧する。

【0023】

このような構成の第１の減圧ユニット３０において、脱塩用膜分離ユニット２０から送出された濃縮水の圧力低減量は、０．５ＭＰa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。圧力低減量を０．５ＭＰa以上にすることによって、後述するファインバブルの発生量が多くなり、スケール及びバイオファウリング防止効果が高まる。

【0024】

また、第１の減圧ユニット３０による濃縮水の圧力低減量は、脱塩用膜分離ユニット２０への被処理水の圧力を１０ＭＰa以上その逆浸透膜の最大耐圧（例えば１２ＭＰａ）以下の条件の下で、３ＭＰａ以上７ＭＰａ以下にすることがより好ましい。

【0025】

第１の濃縮用膜分離ユニット４０は、第１の減圧ユニット３０の下流に配置されている。第１の濃縮用膜分離ユニット４０は、脱塩用膜分離ユニット２０の最大耐圧より低い最大耐圧を有する。第１の濃縮用膜分離ユニット４０は、第２の逆浸透エレメント４１を備えている。第２の逆浸透エレメント４１は、第２の密閉容器、例えば第２の耐圧密閉容器４２と、第２の耐圧密閉容器４２内に配置された第２の逆浸透膜４３と、第２の逆浸透膜４３より第２の耐圧密閉容器４２を区画して形成された例えば上部側の第１のチャンバ４４と下部側の第２のチャンバ４５とを含む。第１のチャンバ４４が位置する第２の耐圧密閉容器４２は、第３の流路２０３により第１の減圧ユニット３０の出口に接続されている。第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２は、第４の流路２０４により導入ユニット１０に接続されている。

【0026】

このような構成の第１の濃縮用膜分離ユニット４０は、第１の減圧ユニット３０から送出される濃縮水を第２の逆浸透エレメント４１でさらに濃縮し、同時に第１のチャンバ４４内の濃縮水の水を第２のチャンバ４５に透過して、第２のチャンバ４５内の戻り濃縮水（循環水）を希釈する。

【0027】

第２の逆浸透膜４３の形態は、特に制限されず、例えば中空糸状等の膜を用いることができる。

【0028】

第２の濃縮用膜分離ユニット５０は、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の下流に配置されている。第２の濃縮用膜分離ユニット５０は、第３の逆浸透エレメント５１を備えている。第３の逆浸透エレメント５１は、第３の密閉容器、例えば第３の耐圧密閉容器５２と、第３の耐圧密閉容器５２内に配置された第３の逆浸透膜５３と、第３の逆浸透膜５３より第３の耐圧密閉容器５２を区画して形成された例えば上部側の第１のチャンバ５４と下部側の第２のチャンバ５５とを含む。第１のチャンバ５４が位置する第３の耐圧密閉容器５２は、第５の流路２０５により第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第１のチャンバ４４が位置する第２の耐圧密閉容器４２に接続されている。第１のチャンバ５４が位置する第３の耐圧密閉容器５２は、第６の流路２０６が接続されている。第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２は、第７の流路２０７により第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２に接続されている。図１では第１の濃縮用膜分離ユニット４０が備えるチャンバの右側面と第２の濃縮用膜分離ユニット５０の備えるチャンバの左側面とが接続されているが、適宜調整することができる。

【0029】

このような構成の第２の濃縮用膜分離ユニット５０は、第１の濃縮用膜分離ユニット４０から送出される濃縮水を第３の逆浸透エレメント５１でさらに濃縮し、同時に第１のチャンバ５４内の濃縮水の水を第２のチャンバ５５に透過して第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水（循環水）を希釈する。

【0030】

第２の減圧ユニット６０は、第２の減圧装置６１を備える。第２の減圧装置６１は例えば前記第１の減圧ユニット３０の減圧装置３１と同様な構成である。第２の減圧装置６１の吸入口は、第８の流路２０８により前記第６の流路２０６に接続されている。第２の減圧装置６１の吐出口は、第９の流路２０９に接続され、第９の流路２０９は第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２に接続されている。

【0031】

このような構成の第２の減圧ユニット６０は、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４から第６の流路２０６及び第８の流路２０８を通して送出された濃縮水を減圧する。つまり、第２の減圧ユニット６０は、第２のチャンバ５５へと、戻り濃縮水を送るときに、当該第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４内の濃縮水の圧力を、第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水の圧力に比べて高くなるように設定する。第２のチャンバ５５内に送出する戻り濃縮水の圧力低減量は、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。圧力低減量を３ＭＰa以上にすることによって、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４に送出される濃縮水の圧力を第２のチャンバ５５の戻り濃縮水の圧力に比べて十分に高くすることが可能になり、第１のチャンバ５４内の濃縮水に含まれる水を第３の逆浸透膜５３を通して第２のチャンバ５５に円滑に透過することが可能になる。

【0032】

次に、図１および図２に示す第１の実施形態に係る水処理システムによる被処理水、例えば０．１％から数％程度の総溶解固形物（Ｔｏｔａｌ Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ，ＴＤＳ）濃度の廃水の処理方法を説明する。

【0033】

まず、導入ユニット１０において、図２に示すように被処理水の供給流路２１１からポンプ１４の駆動により廃水を液混和槽１１内に供給する。この時、必要に応じて薬液供給流路１２及びガス供給流路１３から所定の薬液、空気等のガスを液混和槽１１内に供給し、撹拌機１７で廃水３００を撹拌する。つづいて、昇圧ポンプ１５を駆動して液混和槽１１内の廃水３００を、第１の流路２０１を通して脱塩用膜分離ユニット２０の第１のチャンバ２４に昇圧して送出する。昇圧した廃水の圧力は、１０ＭＰa以上で第１の逆浸透膜２３の最大耐圧（例えば１２ＭＰａ）以下に設定することが好ましい。

【0034】

脱塩用膜分離ユニット２０の第１のチャンバ２４に送出された高い圧力の廃水と第２のチャンバ２５の間の大きな圧力差により廃水中の水は、第１の逆浸透膜２３を通して第２のチャンバ２５に透過し、第１のチャンバ２４内の廃水が濃縮される。第２のチャンバ２５に透過した水は、第１０の流路２１０を通して外部に排出する。

【0035】

次いで、脱塩用膜分離ユニット２０の第１のチャンバ２４内の濃縮水は、第２の流路２０２を通して第１の減圧ユニット３０の減圧装置３１に送出する。この「濃縮水」には、第１の逆浸透膜２３の上述の正浸透作用によって濃縮されないまま第１チャンバ９を通過した被処理水も含まれ得るが、その作用によって濃縮された被処理水が、脱塩用膜分離ユニット２０から第１の減圧ユニット３０へと送出されることが、より好ましい。減圧装置３１に送出された濃縮水は、減圧弁（図示せず）を通過して減圧される。脱塩用膜分離ユニット２０から送出された濃縮水の圧力低減量は、０．５ＭＰa以上であることが好ましく、より好ましくは３ＭＰa以上、さらに好ましくは１ＭＰa以上７ＭＰａ以下である。

【0036】

このような急激な減圧によって、濃縮水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ファインバブルを発生する。

【0037】

なお、前記減圧操作による１０００ｎｍ以下のファインバブルの発生量は、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４から第６の流路２０６を通して排出される濃縮水に１．０Ｅ＋６個／ｍＬ以上含まれるように設定することが好ましい。第６の流路２０６を通して排出される濃縮水中のファインバブルの量は、例えばクラプオン式流量計を用いて測定することができる。ファインバブルは、水処理システム内を流れるうちに消失していく可能性があり、減圧ユニットよりも下流に配置される第１の濃縮用膜分離ユニット４０及び第２の濃縮用膜分離ユニット５０に供給されるファインバブルの量は、減圧ユニットにおいて発生させた量から低減している可能性がある。このような場合においても、本実施形態の水処理システムの最下流にあたる第６の流路２０６を通して排出される濃縮水に、少なくとも１．０Ｅ＋６個／ｍＬのファインバブルが含まれていれば、それよりも上流に配置された第２、第３の逆浸透膜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。

【0038】

減圧された濃縮水は、第３の流路２０３を通して第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第１のチャンバ４４に送出する。当該第１のチャンバ４４内の濃縮水は、第５の流路２０５を通して第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４に送出する。第１のチャンバ５４内の濃縮水は、第６の流路２０６を通して外部に送出する。第６の流路２０６を通過する濃縮水は、第６の流路２０６から分岐された第８の流路２０８を通して第２の減圧ユニット６０の第２の減圧装置６１に送出される。第２の減圧装置６１に送出された濃縮水は、減圧弁（図示せず）を通過して減圧される。減圧された濃縮水は、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４に送出された濃縮水より低い圧力に設定する。減圧された濃縮水は、第９の流路２０９を通して第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５に戻り濃縮水として送出する。第２のチャンバ５５内に送出される戻り濃縮水の圧力低減量は、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。第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水は、第７の流路２０７を通して第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５に送出される。第２のチャンバ４５内の戻り濃縮水は、第４の流路２０４を通して導入ユニット１０の液混和槽１１に戻される、つまり、循環される。

【0039】

このように濃縮水を循環させる間、第１の濃縮用膜分離ユニット４０において、第１の減圧ユニット３０で減圧された濃縮水は第１のチャンバ４４に送出され、かつ第２の濃縮用膜分離ユニット５０における第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水は第２のチャンバ４５に送出される。第２のチャンバ４５内の戻り濃縮水は、第２の減圧ユニット６０による減圧操作により第２のチャンバ４５の第１のチャンバ４４内の濃縮水に比べて低い圧力に設定される。このため、第１のチャンバ４４内の濃縮水と第２のチャンバ４５内の戻り濃縮水（例えば２ＭＰａ以下）との間の圧力差（濃縮水の圧力＞戻り濃縮水の圧力）を利用して第１のチャンバ４４内の濃縮水中の水を第２の逆浸透膜４３から第２のチャンバ４５に透過させる。この操作により、第１のチャンバ４４に送出された濃縮水はさらに濃縮される。また、第２のチャンバ４５内の戻り濃縮水は、第１のチャンバ４４からの透過水により希釈される。

【0040】

次いで、第１の濃縮用膜分離ユニット４０における第１のチャンバ４４内の濃縮水は、第５の流路２０５を通して第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４に送出され、第１のチャンバ５４から送出された濃縮水は第２の減圧ユニット６０により減圧し、第２のチャンバ５５に戻り濃縮水として送出する。第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水は、第２の減圧ユニット６０の減圧操作により、第１のチャンバ５４内の濃縮水に比べて低い圧力に設定される。このため、第１のチャンバ５４内の濃縮水と第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水との間の圧力差（濃縮水の圧力＞戻り濃縮水の圧力）を利用して第１のチャンバ５４内の濃縮水中に含まれる水は第３の逆浸透膜５３から第２のチャンバ５５に透過される。この操作により、第１のチャンバ５４に送出された濃縮水はより一層濃縮される。また、第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水は、第１のチャンバ５４からの透過水により希釈される。

【0041】

第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５内の戻り濃縮水は、導入ユニット１０の液混和槽１１へと循環される。この戻り濃縮水は、第２の濃縮用膜分離ユニット５０で第１のチャンバ５４内の濃縮水中の水が第３の逆浸透膜５３から第２のチャンバ５５の戻り濃縮水へと透過されること、及び第１の濃縮用膜分離ユニット４０で第１のチャンバ４４内の濃縮水中の水が第２の逆浸透膜４３から第２のチャンバ４５の戻り濃縮水へと透過されること、により希釈される。このため、液混和槽１１に循環される戻り濃縮水のＴＤＳ濃度は、例えば当初の戻り濃縮水のＴＤＳ濃度の６０％程度に希釈され、これは被処理水と同程度以下である。

【0042】

第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４内の濃縮水は、高い濃縮度の濃縮水として回収される。

【0043】

前記被処理水は、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を用いることができる。

【0044】

第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５内の戻り濃縮水を導入ユニット１０に循環させる際、導入ユニット１０に供給される被処理水の流量と戻り濃縮水の流量の合計流量に対して、５０～９５％の流量であることが好ましい。

【0045】

以上、第１の実施形態によれば、昇圧した高い圧力（１０ＭＰa以上で第１の逆浸透膜２３の最大耐圧[例えば１２ＭＰａ]以下）の被処理水を脱塩用膜分離ユニット２０の第１のチャンバ２４に導入することにより、第１のチャンバ２４内の被処理水の水を第１の逆浸透膜２３から第２のチャンバ２５に効率的に透過して被処理水を濃縮できる。同時に、第１の逆浸透膜２３を透過した脱イオン水を、第１０の流路２１０から回収、生成できる。第１のチャンバ２４の濃縮水を脱塩用膜分離ユニット２０の下流で第１の減圧ユニット３０で減圧し、減圧した濃縮水を第１、第２の濃縮用膜分離ユニット４０、５０に順次送出することにより、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４から高い濃縮度を有する濃縮水を回収できる。すなわち、導入ユニット１０に供給された廃水から効率的に減量した濃縮水を得ることができる。その結果、回収した濃縮水を蒸発処理する際、蒸発に要する熱エネルギーを低減できるため、全体的な処理コストを低下させることができる。

【0046】

第１のチャンバ２４の濃縮水を第１の減圧ユニット３０で減圧（例えば圧力低減量０．５ＭＰa以上）にすることによって、濃縮水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ファインバブルを発生する。

【0047】

ファインバブルは、例えば平均径が１０００ｎｍ以下であり、液中で高い安定性を有し、第１の減圧ユニット３０の下流側に配置される第２、第３の逆浸透膜４３，５３に対して高い浸透性を有する。その結果、第２、第３の逆浸透膜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になる。

【0048】

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で薬液供給流路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、及び膜洗浄剤を液混和槽１１に供給した場合、それらの薬剤を第２、第３の逆浸透膜４３，５３に容易に付着することが可能になる。その結果、第２、第３の逆浸透膜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が可能になる。

【0049】

その結果、第２、第３の逆浸透膜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又は防止して第２、第３の逆浸透膜４３，５３の洗浄等の操作を軽減又は解消できるため、水処理システムの稼働率を増大できる。

【0050】

なお、第１の実施形態に記載の第１の減圧ユニット３０は、減圧弁を有する減圧装置３１を備えた構成に限定されない。例えば図３に示す減圧装置３２を備えてもよい。すなわち、減圧装置３２は貯水タンク３３を有する。脱塩用膜分離ユニットの第１のチャンバ２４と接続する第２の流路２０２及び第１の濃縮用膜分離ユニットの第１のチャンバ４４に接続する第３の流路２０３は、それぞれ貯水タンク３３に挿入されている。第３の流路２０３には、ポンプ３４が介装されている。

【0051】

このような構成の第１の減圧ユニット３０によれば、脱塩用膜分離ユニットの第１のチャンバ２４と接続する第２の流路２０２を通して送出された濃縮水は、貯水タンク３３に貯水することにより大気圧に減圧される。その後、第３の流路２０３のポンプ３４を駆動して貯水タンク３３内の濃縮水４００を昇圧して第１の濃縮用膜分離ユニットの第１のチャンバに送出する。この時、ポンプ３４の昇圧を脱塩用膜分離ユニットの第１のチャンバに導入したときの圧力よりも低くすることによって、第１の濃縮用膜分離ユニットの第１のチャンバ４４に送出する濃縮水を減圧することが可能になる。ポンプ３４の吐出圧は２ＭＰａ以下にすることが好ましい。

【0052】

なお、貯水タンク３３には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及び膜洗浄剤等を供給する薬液供給流路３５を設置してもよい。

【0053】

また、貯水タンク３３には空気又は二酸化炭素を供給するためのガス供給流路３６を設置してもよい。

【0054】

濃縮水４００に含まれる成分を測定するセンサ、例えば、ｐＨ、導電率、酸化還元電位、ゼータ電位、残留塩素濃度等を測定するセンサを貯水タンク３３に設けてもよい（図示せず）。

【0055】

また、第１の実施形態において、第１、第２の濃縮用膜分離ユニット４０、５０の接続形態は図１に限定されない。例えば、図４及び図５に示す接続形態にしてもよい。図４及び図５において、図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

【0056】

図４に示す水処理システム１において、第２の減圧ユニット６０の第２の減圧装置６１は、第９の流路２０９により第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２の左側面に接続されている。第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５は、第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２の右側面から延出する第７の流路２０７により、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２の左側面に接続されている。第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５は、第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２から延出する第４の流路２０４により導入ユニット１０に接続されている。

【0057】

このような図４に示す構成によれば、第１の濃縮用膜分離ユニット４０において第１のチャンバ４４内を流れる濃縮水と第２のチャンバ４５内を流れる戻り濃縮水とが同一方向になり、第２の濃縮用膜分離ユニット５０においても第１のチャンバ５４内を流れる濃縮水と第２のチャンバ５５内を流れる戻り濃縮水とが同一方向になる。

【0058】

図５に示す水処理システム１において、第２の減圧ユニット６０の第２の減圧装置６１は、第９の流路２０９により第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２に接続されている。第２の減圧装置６１は、別の流路２００により第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５と第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５を繋ぐ第７の流路２０７に接続されている。

【0059】

このような図５に示す構成によれば、第２の濃縮用膜分離ユニット５０において、第１のチャンバ５４内の濃縮水と第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水との間の圧力差（濃縮水の圧力＞戻り濃縮水の圧力）を利用して、第１のチャンバ５４内の濃縮水中の水を第３の逆浸透膜５３から第２のチャンバ５５に透過させることができる。この透過した水は、第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水を希釈するとともに、戻り濃縮水の圧力を上昇させる。このような圧力上昇した戻り濃縮水を第７の流路２０７を通して第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５に送出させる過程で、第２の減圧装置６１で減圧された戻り濃縮水を別の流路２００を通して第７の流路２０７に送出させ、圧力上昇した戻り濃縮水に混ぜることができる。それによって、圧力上昇した戻り濃縮水を減圧して第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５に送出させることができる。その結果、第１の濃縮用膜分離ユニット４０において、第１のチャンバ４４内の濃縮水と第２のチャンバ４５内の戻り濃縮水との間の圧力差（濃縮水の圧力＞戻り濃縮水の圧力）を十分に大きくできる。それ故、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第１のチャンバ４４内の濃縮水中の水を第２の逆浸透膜４３から第２のチャンバ４５に効率的に透過することができる。

【0060】

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。図６において、第１の実施形態で説明した図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

【0061】

図６に示す第２の実施形態に係る水処理システム１は、第１の濃縮用膜分離ユニット４０において、例えば２つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂが互いに直列に接続されている。すなわち、前段の第２の逆浸透エレメント４１ａの第１のチャンバ４４は、流路２１２により後段の第２の逆浸透エレメント４１ｂの第１のチャンバ４４に接続されている。前段の第２の逆浸透エレメント４１ａの第２のチャンバ４５は、流路２１３により後段の第２の逆浸透エレメント４１ｂの第２のチャンバ４５に接続されている。また、前段の第２の逆浸透エレメント４１ａの第１のチャンバ４４は、導入ユニット１０に第４の流路２０４を通して接続されている。後段の第２の逆浸透エレメント４１ｂの第１のチャンバ４４は、それぞれ第５の流路２０５を通して、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４に接続されている。後段の第２の逆浸透エレメント４１ｂの第２のチャンバ４５は、第７の流路２０７を通して、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５に接続されている。

【0062】

このような図６に示す構成の第２の実施形態によれば、第１の濃縮用膜分離ユニット４０において、２つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂが互いに直列に接続されているため、図１に示す第１の実施形態に係る水処理システムに比べて第１の濃縮用膜分離ユニット４０での濃縮水の高濃縮化が可能な水処理システムを実現できる。

【0063】

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。図７において、第１の実施形態で説明した図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

【0064】

図７に示す第３の実施形態に係る水処理システム１は、第１の濃縮用膜分離ユニット４０において、例えば５つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅが直列及び並列に接続されている。すなわち、前段の３つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃは並列的配置され、後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅは並列的配置されている。第１の減圧ユニット３０に接続する第３の流路２０３から分岐した流路２１４～２１６は、それぞれ前段の３つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃの各第１のチャンバ４４が位置する第２の耐圧密閉容器４２の例えば左側面に接続されている。前段の第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃの各第１のチャンバ４４が位置する第２の耐圧密閉容器４２の例えば右側面は、分岐し、統合された流路２１７、流路２１８及び統合され、分岐した流路２１９により、後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅの第１のチャンバ４４が位置する第２の耐圧密閉容器４２の例えば左側面に接続されている。後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅの第１のチャンバ４４が位置する第２の耐圧密閉容器４２の右側面は、分岐され、統合された流路２２０及び第５の流路２０５により、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第３の逆浸透エレメント５１における第１のチャンバ５４が位置する第３の耐圧密閉容器５２の左側面に接続されている。

【0065】

第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第３の逆浸透エレメント５１における第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２の例えば左側面は、第７の流路２０７、及び第７の流路２０７から分岐された２つの流路２２１、２２２により、後段の第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅの第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２の例えば右側面にそれぞれ接続されている。後段の第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅの第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２の例えば左側面は、分岐され、統合された流路２２３、流路２２４、及び統合され、分岐された流路２２５により前段の３つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃの各第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２の例えば右側面にそれぞれ接続されている。前段の３つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃの各第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２の例えば左側面は、３つの流路２２６～２２８及びこれらの流路２２６～２２８が統合される第４の流路２０４により導入ユニット１０に接続される。第２の耐圧密閉容器４２の流路の接続される面は適宜調整することができる。

【0066】

この５つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅの接続形態、及びこれらの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅと第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第３の逆浸透エレメント５１との間の接続形態によって、前段の３つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃは後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅに直列接続され、後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅは第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第３の逆浸透エレメント５１に直列接続される。

【0067】

このような第３の実施形態によれば、第１の濃縮用膜分離ユニット４０において、並列的に配置された前段の３つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、並列的に配置された後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅに直列接続され、後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅは第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第３の逆浸透エレメント５１に直列接続されているため、図１に示す第１の実施形態に係る水処理システムに比べて第１の濃縮用膜分離ユニット４０での濃縮水のより一層の高濃縮化が可能な水処理システムを実現できる。

【0068】

第３の実施形態では第１の濃縮用膜分離ユニット４０において、並列的に配置された前段及び後段の第２の逆浸透エレメントをそれぞれ３つ、２つに設定したが、これらに限定されず、任意の段数にすることが可能で、各段数の数も任意にすることが可能である。

【0069】

（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。図８において、第３の実施形態で説明した図７と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

【0070】

図８に示す第４の実施形態に係る水処理システム１は、第１の濃縮用膜分離ユニット４０において、例えば５つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅが直列及び並列に接続されている。すなわち、前述した第３の実施形態と同様に前段の３つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃは並列的配置され、後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅは並列的配置され、さらにそれらの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅの接続形態も同様である。

【0071】

また、第２の濃縮用膜分離ユニット５０において、例えば２つの第３の逆浸透エレメント５１ａ、５２ｂが並列的に配置されている。第１の濃縮用膜分離ユニット４０の後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅにおける第１のチャンバ４４が位置する第２の耐圧密閉容器４２の例えば右側面は、それぞれ流路２２９、２３０により、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第３の逆浸透エレメント５１ａ、５１ｂにおける第１のチャンバ５４が位置する第３の耐圧密閉容器５２の例えば左側面に接続されている。第２の減圧ユニット６０の第２の減圧装置６１は、２つの流路２３１、２３２により第３の逆浸透エレメント５１ａ、５１ｂにおける第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２の例えば右側面にそれぞれ接続されている。第３の逆浸透エレメント５１ａ、５１ｂにおける第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２の例えば左側面は、分岐され、統合された流路２３３、流路２３４、及び統合され、分岐された流路２３５により第１の濃縮用膜分離ユニット４０の後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅにおける第１のチャンバ４４が位置する第２の耐圧密閉容器４２の例えば右側面に接続されている。

【0072】

この５つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅの接続形態、及びこれらの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅと第２の濃縮用膜分離ユニット５０の２つの第３の逆浸透エレメント５１ａ、５１ｂとの間の接続形態によって、前段の３つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂ、４１ｃは後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅに直列接続され、後段の２つの第２の逆浸透エレメント４１ｄ、４１ｅは第２の濃縮用膜分離ユニット５０の２つの第３の逆浸透エレメント５１ａ、５１ｂにそれぞれ直列接続される。

【0073】

このような第４の実施形態によれば、図７に示す第３の実施形態に係る水処理システムに比べて第２の濃縮用膜分離ユニット５０での濃縮水のより一層の高濃縮化が可能な水処理システムを実現できる。

【0074】

第４の実施形態では第２の濃縮用膜分離ユニット５０において２つの第３の逆浸透エレメントを並列的に配置したが、これらに限定されず、３つ以上の第３の逆浸透エレメントを並列的に配置してもよい。

【0075】

（第５の実施形態）
図９は、第５の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。図９において、第１の実施形態で説明した図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

【0076】

図９に示す第５の実施形態に係る水処理システム１は、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４に接続された第６の流路２０６に熱処理ユニット７０をさらに接続した構造を有する。熱処理ユニット７０は、例えば、図示しない蒸発濃縮装置、及び蒸発乾燥機を備える。熱処理ユニット７０は、流路２３６により第６の流路２０６に接続されている。また、熱処理ユニット７０には固形塩分排出流路２３７及び水分排出流路２３８が接続されている。

【0077】

このような図９に示す第５の実施形態によれば、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４内の高濃縮度の濃縮水を第６の流路２０６及び流路２３６を通して熱処理ユニット７０に送出する。熱処理ユニット７０は、濃縮水を熱により濃縮・蒸発・乾燥処理を施す。第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４から送出される濃縮水中のイオン分の主成分が、例えば塩イオン分である場合、熱処理ユニット７０の処理により、イオン分を固形分塩分として固形塩分排出流路２３７から取り出し、回収することができる。また、濃縮・蒸発・乾燥処理で蒸発された水分は水分排出流路２３８から回収できる。濃縮水の濃縮度が高いほど、濃縮水に含まれる水分の量はより少なくなるため、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減できる。

【0078】

なお、熱処理ユニット７０は晶析装置、及び遠心分離装置等をさらに配置してもよい。これにより、固形塩分の回収をより円滑に遂行できる。

【0079】

また、前述した第２～第４の実施形態及び後述する第９～１１の実施形態においても、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４の下流に第５の実施形態のように熱処理ユニット７０を追加してもよい。

【0080】

（第６の実施形態）
図１０は、第６の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。図１０において、第１の実施形態で説明した図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

【0081】

図１０に示す第６の実施形態に係る水処理システム１は、導入ユニット１０の上流に前処理ユニット８０をさらに配置した構造を有する。前処理ユニット８０は、固形分・有機成分の除去装置８１，軟水化処理装置８２及び脱気装置８３がこの順序で流れ方向に配置されている。被処理水の供給流路２１１は、除去装置８１に接続されている。除去装置８１と軟水化処理装置８２は、図示しないポンプを介装した流路２３９により接続されている。軟水化処理装置８２と脱気装置８３は、図示しないポンプを介装した流路２４０により接続されている。脱気装置８３は、流路２４１により導入ユニット１０に接続されている。前処理ユニット８０は、固形分・有機成分の除去装置８１，軟水化処理装置８２及び脱気装置８３のうちいずれかひとつを備えていればよい。複数備える場合はこれらの配置の順番は問わず、適宜設定することができる。

【0082】

なお、第６の実施形態に係る水処理システム１は、第５の実施形態と同様、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４の第６の流路２０６に熱処理ユニット７０が接続されている。

【0083】

固形分・有機成分の除去装置８１は、例えば精密ろ過（ＭＦ：Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜、限外ろ過（ＵＦ：Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜、及びＭＢＲ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ）法等の膜分離装置を用いることができる。このような固形分・有機成分の除去装置８１は、供給流路２１１を通して供給された被処理水をろ過し、被処理水から固形分・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は、図示しないポンプの駆動により固形分・有機成分の除去装置８１から流路２３９を通して軟水化処理装置８２に送出される。

【0084】

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用いることができる。軟水化処理装置８２は、送出された被処理水中のカルシウム、マグネシウム等の硬度成分を除去し、被処理水を軟水化する。軟水化された被処理水は、図示しないポンプの駆動により軟水化処理装置８２から流路２４０を通して脱気装置８３に送出される。

【0085】

脱気装置８３は、純水製造等で用いられる既存のものが使用可能であり、例えば充填式脱炭酸塔、曝気装置、脱気装置、真空脱気装置を用いることができる。脱気装置８３は、脱気効率の向上を目的として被処理水に塩酸、硫酸等の酸を添加し、被処理水のｐＨを７．０以下、好ましくはｐＨを５．５以下に下げて処理を行うことが望ましい。

【0086】

従って、導入ユニット１０の上流に前処理ユニット８０をさらに配置することによって、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に対して、固形分・有機成分の除去、軟水化及び脱気を行うことができ、これらの処理がなされた被処理水を濃縮できる水処理システムを実現できる。

【0087】

なお、前述した第２～第４及び後述する第９～１１の実施形態の実施形態においても、導入ユニット１０の上流に第６の実施形態のように前処理ユニット８０を追加してもよい。

【0088】

（第７の実施形態）
図１１は、第７の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。図１１において、第６の実施形態で説明した図１０と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

【0089】

図１１に示す第７の実施形態に係る水処理システム１は、前処理ユニット８０の下流で、導入ユニット１０の上流に前処理用膜分離ユニット９０をさらに備えた構造を有する。

【0090】

前処理用膜分離ユニット９０は、第４の逆浸透エレメント９１を備えている。第４の逆浸透エレメント９１は、第４の密閉容器、例えば第４の耐圧密閉容器９２と、第４の耐圧密閉容器９２内に配置された第４の逆浸透膜９３と、第４の逆浸透膜９３より第４の耐圧密閉容器９２を区画して形成された第１のチャンバ９４と第２のチャンバ９５とを含む。前処理ユニット８０は、流路２４１により前処理用膜分離ユニット９０の第１のチャンバ９４が位置する第４の耐圧密閉容器９２に接続されている。流路２４１には、昇圧ポンプ１０１が介装されている。第１のチャンバ９４が位置する第４の耐圧密閉容器９２は、流路２４２により導入ユニット１０に接続されている。第２のチャンバ９５が位置する第４の耐圧密閉容器９２は、流路２４３により脱塩用膜分離ユニット２０の第２のチャンバ２５から延出する第１０の流路２１０に接続されている。

【0091】

第４の逆浸透エレメント９１の代わりにナノフィルトレーション膜エレメントを用いてもよい。当該ナノフィルトレーション膜エレメントは、前処理用膜分離ユニット９０の第１のチャンバ９４と第２のチャンバ９５を区画するナノフィルトレーション膜を備える。

【0092】

逆浸透膜又はナノフィルトレーション膜は、例えばスパイラル状、及び中空糸状等の膜を用いることができる。なお、逆浸透膜又はナノフィルトレーション膜は第４の耐圧密閉容器９２内に複数もうけてもよい。

【0093】

前処理用膜分離ユニット９０は、前処理ユニット８０から送出される被処理水の性状に合わせて逆浸透膜、ナノフィルトレーション膜を選定することが可能である。

【0094】

このような構成の前処理用膜分離ユニット９０は、前処理ユニット８０の脱気装置８３からの被処理水を昇圧ポンプ１０１で昇圧し、前処理用膜分離ユニット９０の第１のチャンバ９４に送出させることにより、当該被処理水中の水を第４の逆浸透膜９３（又はナノフィルトレーション膜）から第２のチャンバ９５に効率的に透過して過水と、固形分（塩分）が濃縮された濃縮水とに分離できる。

【0095】

従って、第７の実施形態によれば、前処理用膜分離ユニット９０の第１のチャンバ９４から流路２４２を通して送出される濃縮水を被処理水として導入ユニット１０に供給できる。その結果、脱塩用膜分離ユニット２０での脱イオン操作、及び第１、第２の濃縮用膜分離ユニット４０、５０でのイオン濃縮操作に適した濃度の被処理水を、導入ユニット１０に供給することが可能な水処理システムを実現できる。

【0096】

なお、第７の実施形態では前処理用膜分離ユニット９０から送出される濃縮された被処理水を導入ユニット１０に供給する形態を説明したが、この形態に限定されない。例えば、図１２に示すように前処理用膜分離ユニット９０の第１のチャンバ９４内の濃縮水を貯めるための貯水タンク１０２をさらに配置してもよい。貯水タンク１０２には、前処理用膜分離ユニット９０の第１のチャンバ９４内の濃縮された被処理水を供給する流路２４４が挿入されている。貯水タンク１０２の下部側面には、流路２４５が接続され、流路２４５の先端はポンプ１０３に接続されている。ポンプ１０３は、流路２４２を通して導入ユニット１０に接続されている。

【0097】

このような図１２に示す水処理システムにおいて、前処理用膜分離ユニット９０の第１のチャンバ９４内の濃縮された被処理水は流路２４４を通して貯水タンク１０２に貯留する。貯水タンク１０２に貯留された濃縮水は、任意のタイミングでポンプ１０３の駆動により導入ユニット１０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、及び熱処理ユニット７０を駆動させるタイミング等である。導入ユニット１０は、ポンプ１０３の駆動により貯水タンク１０２から濃縮された被処理水が供給されると、第１の流路２０１の昇圧ポンプ（図示せず）により、被処理水を脱塩用膜分離ユニット２０に送出させる。これによって、導入ユニット１０を効率的に操作することが可能となる。

【0098】

前述した第２～第４及び後述する第９～１１の実施形態の実施形態においても、導入ユニット１０の上流に第７の実施形態のように前処理ユニット８０及び前処理用膜分離ユニット９０を追加したり、或いは第７の実施形態の変形例にようにさらに貯水タンク１０２を追加したり、してもよい。

【0099】

（第８の実施形態）
図１３は、第８の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。図１３において、第１の実施形態で説明した図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

【0100】

図１３に示す第８の実施形態に係る水処理システム１は、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４の下流に動力回収ユニット１１０をさらに配置した構成を有する。動力回収ユニット１１０は、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４から送出される高い圧力を持つ濃縮水の圧力エネルギーを回収する装置である。動力回収ユニット１１０は、例えば動力回収機構１１１、及びポンプ１１２を備える。動力回収機構１１１は、第６の流路２０６により第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４に接続されている。

【0101】

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又はピストンを備えている。動力回収機構１１１は、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４内の濃縮水が第６の流路２０６を通して送出されると、濃縮水の圧力エネルギーをタービン又はピストンにより運動エネルギーに変換する。動力回収機構１１１は、圧力エネルギーを回収した濃縮水を流路２４６から送出する。

【0102】

動力回収機構１１１は、運動エネルギーをポンプ１１２に伝達可能に接続されている。例えば、動力回収機構１１１のタービンの回転軸とポンプ１１２の回転軸とは直接的又は間接的に接続されている。その結果、動力回収機構１１１は取得した運動エネルギーをポンプ１１２に伝達する。

【0103】

ポンプ１１２は、例えば被処理水の供給流路２１１に介装され、供給流路２１１に流れる被処理水の昇圧に利用できる。また、ポンプ１１２は前述した図２に示す第１の流路２０１に介装した昇圧ポンプ１５に適用し、第１の流路２０１を流れる被処理水を高い圧力に昇圧して脱塩用膜分離ユニット２０の第１のチャンバ２４に導入することができる。

【0104】

従って、第８の実施形態によれば、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４内の濃縮水が持つ圧力を動力回収ユニット１１０で運動エネルギーに変換することによって、被処理水の昇圧にて有効に活用でき、導入ユニット１０のエネルギー消費量を軽減することが可能となる。

【0105】

前述した第２～第４の実施形態及び後述する第９～１１の実施形態においても、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４の下流に第８の実施形態のように動力回収ユニット１１０を追加してもよい。

【0106】

（第９の実施形態）
図１４は、第９の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。図１４において、第１の実施形態で説明した図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

【0107】

図１４に示す第９の実施形態に係る水処理システムは、第２の減圧装置６１を備える第２の減圧ユニット６０の配置個所が図１に示す第１の実施形態に係る水処理システムと異なる。すなわち、第２の減圧装置６１の吸込口は、第１、第２の濃縮用膜分離ユニット４０，５０の第１のチャンバ４４，５４を繋ぐ第５の流路２０５から分岐された、第８の流路２０８に接続されている。第２の減圧装置６１の吐出口は、第９の流路２０９に接続され、第９の流路２０９は第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２に接続されている。なお、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２は、第７の流路２０７により第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２に接続されている。

【0108】

第９の実施形態において、第２の減圧ユニット６０は、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第１のチャンバ４４から第５の流路２０５及び第８の流路２０８を通して送出された濃縮水を減圧する。つまり第２の減圧ユニット６０は、この濃縮水の圧力を低減して第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５に戻り濃縮水として送るときに、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４内の濃縮水の圧力が第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水の圧力に比べて高くなるように設定する。第１、第２の濃縮用膜分離ユニット４０，５０の第１のチャンバ４４，５４を繋ぐ第５の流路２０５を流れる濃縮水は、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５に接続する第９の流路２０９を流れる濃縮水に比べて圧力が高く、第２の減圧ユニット６０による減圧度合いも大きくなるため、好ましい。例えば、第２のチャンバ５５内に送出する戻り濃縮水の圧力低減量は、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。圧力低減量を３ＭＰa以上にすることによって、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４に送出される濃縮水の圧力を第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５の戻り濃縮水の圧力に比べて十分に高くすることが可能になり、第１のチャンバ５４内の濃縮水に含まれる水を第３の逆浸透膜５３を通して第２のチャンバ５５に円滑に透過させることが可能になる。

【0109】

第９の実施形態によれば、第２の減圧ユニット６０の配置個所を図１４のように変更しても、前述した第１の実施形態と同様に導入ユニット１０に供給された廃水から効率的に減量した濃縮水を得ることができる。その結果、回収した濃縮水を蒸発処理する際、蒸発に要する熱エネルギーを低減できるため、全体的な処理コストを低下させることができる。

【0110】

また、第１のチャンバ２４の濃縮水を第１の減圧ユニット３０で減圧（例えば圧力低減量０．５ＭＰa以上）にすることによって、濃縮水に溶存している気体が膨張して気泡が生じ、その気泡は急激な圧力回復によって微細に粉砕されてファインバブルを発生する。ファインバブルは、例えば平均径が１０００ｎｍ以下であり、液中で高い安定性を有するのみならず、第１の減圧ユニット３０の下流側に配置される第２の逆浸透膜４３、第３の逆浸透膜５３に対して高い浸透性を有する。その結果、第２、第３の逆浸透膜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になる。その結果、第２、第３の逆浸透膜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又は防止して第２、第３の逆浸透膜４３，５３の洗浄等の操作を軽減又は解消できるため、水処理システムの稼働率を増大できる。

【0111】

なお、第９の実施形態において、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２の逆浸透膜エレメント４１を前述した第３の実施形態のように直列及び並列的に複数配置したり、さらに、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２の逆浸透膜エレメント４１を第４の実施形態のように並列に複数配置したり、してもよい。

【0112】

（第１０の実施形態）
図１５は、第１０の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。図１０において、第２の実施形態で説明した図６と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

【0113】

図１５に示す第１０の実施形態に係る水処理システム１は、例えば２つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂが互いに直列に接続された第１の濃縮用膜分離ユニット４０を備え、さらに第２の減圧装置６１を備える第２の減圧ユニット６０の配置個所が図６に示す第２の実施形態に係る水処理システムと異なる。すなわち、第２の減圧装置６１の吸込口は、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の後段の第２の逆浸透エレメント４１ｂにおける第１のチャンバ４４と第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４とを繋ぐ第５の流路２０５から分岐された、第８の流路２０８に接続されている。第２の減圧装置６１の吐出口は第９の流路２０９に接続され、当該第９の流路２０９は、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２に接続されている。なお、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２は、第７の流路２０７により第１の濃縮用膜分離ユニット４０の後段の第２の逆浸透エレメント４１ｂにおける第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２に接続されている。

【0114】

第１０の実施形態において、前述した第９の実施形態と同様に、第２の減圧ユニット６０は、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の後段の第２の逆浸透エレメント４１ｂにおける第１のチャンバ４４から第５の流路２０５及び第８の流路２０８を通して送出された、濃縮水を減圧する。つまり、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５に戻り濃縮水が圧力を低減されて送出されるときに、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４内の濃縮水の圧力が第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水の圧力に比べて高くなるように、第２の減圧ユニット６０が設定されている。

【0115】

第１０の実施形態によれば、第２の減圧ユニット６０の配置個所を図１５のように変更しても、前述した第２の実施形態と同様に、導入ユニット１０に供給された廃水から効率的に減量した濃縮水が得られる。また、第１の濃縮用膜分離ユニット４０において、２つの第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂが互いに直列に接続されているため、図１４に示す第９の実施形態に係る水処理システムに比べて、第１の濃縮用膜分離ユニット４０での濃縮水をより高濃縮化することが可能な水処理システムを実現できる。

【0116】

なお、第１０の実施形態では、第２の減圧装置６１を、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の後段の第２の逆浸透エレメント４１ｂにおける第１のチャンバ４４と第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４とを繋ぐ第５の流路２０５に接続したが、これに限定されない。例えば、図１６に示すように第２の減圧装置６１の配置個所を変更してよい。すなわち、第２の減圧装置６１の吸込口は、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の前段、後段の第２の逆浸透エレメント４１ａ、４１ｂにおける第１のチャンバ４４、４４間を繋ぐ流路２１２から分岐された、第８の流路２０８に接続されている。第２の減圧装置６１の吐出口は第９の流路２０９に接続され、第９の流路２０９は、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２に接続されている。第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５が位置する第３の耐圧密閉容器５２は、第７の流路２０７により、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の後段の第２の逆浸透エレメント４１ｂにおける第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２に接続されている。

【0117】

このような図１６に示す構成によれば、導入ユニット１０に供給された廃水から効率的に減量した濃縮水を得ることができ、かつ、第１の濃縮用膜分離ユニット４０での濃縮水の高濃縮化が可能な水処理システムを実現できる。

【0118】

（第１１の実施形態）
図１７は、第１１の実施形態に係る水処理システムを示す概略図である。図１７において、第９の実施形態で説明した図１４と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

【0119】

図１７に示す第１１の実施形態に係る水処理システム１は、第３の減圧ユニット１２０をさらに追加した構成を有する、第３の減圧ユニット１２０は、例えば第３の減圧装置１２１を備える。第３の減圧装置１２１の吸入口は、第１の減圧ユニット３０から減圧された濃縮水を第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第１のチャンバ４４に送出する第３の流路２０３から分岐した、流路２４７に接続されている。第３の減圧装置１２１の吐出口は流路２４８に接続され、流路２４８は第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２に接続されている。第２のチャンバ４５が位置する第２の耐圧密閉容器４２は、第４の流路２０４により導入ユニット１０に接続されている。また、第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第２のチャンバ５５に接続された第７の流路２０７は、図１４に示す第９の実施形態のように第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第２のチャンバ４５に接続されず、導入ユニット１０に接続されている第４の流路２０４に接続される。

【0120】

このような第１１の実施形態によれば、第１の濃縮用膜分離ユニット４０において、第１の減圧ユニット３０により減圧された濃縮水が第３の流路２０３を通して第１のチャンバ４４に送出されるとともに、第３の流路２０３を流れる濃縮水が第３の減圧ユニット１２０でさらに減圧されて、第２のチャンバ４５に戻り濃縮水として送出される。このため、第１のチャンバ４４内の濃縮水と第２のチャンバ４５内の戻り濃縮水との間の圧力差（濃縮水の圧力＞戻り濃縮水の圧力）によって、第１のチャンバ４４内の濃縮水中の水は、第２の逆浸透膜４３から第２のチャンバ４５に透過する。この操作により、第１のチャンバ４４に送出された濃縮水はさらに濃縮される。また、第２のチャンバ４５内の戻り濃縮水は、第１のチャンバ４４からの透過水により希釈される。

【0121】

また、第２の濃縮用膜分離ユニット５０において、第１の濃縮用膜分離ユニット４０の第１のチャンバ４４内の濃縮水は、第５の流路２０５を通して第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４に送出されるとともに、第５の流路２０５を流れる濃縮水が第２の減圧ユニット６０でさらに減圧されて、第２のチャンバ５５に戻り濃縮水として送出される。このため、第１のチャンバ５４内の濃縮水と第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水との間の圧力差（濃縮水の圧力＞戻り濃縮水の圧力）によって、第１のチャンバ５４内の濃縮水中の水が、第３の逆浸透膜５３から第２のチャンバ５５に透過する。この操作により、第１のチャンバ５４に送出された濃縮水はより一層濃縮される。また、第２のチャンバ５５内の戻り濃縮水は、第１のチャンバ５４からの透過水により希釈される。
このような図１７に示す構成によれば、第１の濃縮用膜分離ユニット４０及び第２の濃縮用膜分離ユニット５０の各逆浸透膜エレメントに、最適な濃縮水量と戻り濃縮水量を分配できるので、被処理水の水質、水量が変化しても高濃縮化することが可能な水処理システムを実現できる。

【0122】

なお、前述した第９～第１１の実施形態において、以下のように別の部材を追加してもよい。

【0123】

（１）第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４の下流に第５の実施形態のように熱処理ユニット７０を追加する。

【0124】

（２）導入ユニット１０の上流に第６の実施形態のように前処理ユニット８０を追加する。

【0125】

（３）導入ユニット１０の上流に第７の実施形態のように前処理ユニット８０及び前処理用膜分離ユニット９０を追加したり、或いは第７の実施形態の変形例にようにさらに貯水タンク１０２を追加したり、する。

【0126】

（４）第２の濃縮用膜分離ユニット５０の第１のチャンバ５４の下流に第８の実施形態のように動力回収ユニット１１０を追加する。

【0127】

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。
以下に、本願出願の当初特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
被処理水を昇圧して送出する導入ユニット；
前記導入ユニットの下流に配置される、第１の逆浸透膜エレメントを備えた脱塩用膜分離ユニットであって、前記第１の逆浸透膜エレメントは第１の逆浸透膜と、前記第１の逆浸透膜により区画され、第１の流路により前記導入ユニットに接続される第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有し、前記第１の逆浸透膜エレメントの前記第１のチャンバが第１の流路により前記導入ユニットに接続される、前記脱塩用膜分離ユニット；
前記脱塩用膜分離ユニットの下流に配置される第１の減圧ユニットであって、一端が前記第１の流路の接続箇所と異なる前記脱塩用膜分離ユニットの前記第１のチャンバの箇所に位置する第２の流路により、前記脱塩用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに接続される第１の減圧装置を備える、前記第１の減圧ユニット；
前記第１の減圧ユニットの下流に配置され、第２の逆浸透膜エレメントを備え、かつ、前記脱塩用膜分離ユニットの最大耐圧より低い最大耐圧を持つ第１の濃縮用膜分離ユニットであって、前記第２の逆浸透膜エレメントは、第２の逆浸透膜と、前記第２の逆浸透膜により区画された第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有し、前記第２の逆浸透膜エレメントの前記第１のチャンバは第３の流路により前記第１の減圧ユニットに接続され、前記第２の逆浸透膜エレメントの前記第２のチャンバは第４の流路により前記導入ユニットに接続される、前記第１の濃縮用膜分離ユニット；
前記第１の濃縮用膜分離ユニットより下流側に配置される、第３の逆浸透膜エレメントを備えた第２の濃縮用膜分離ユニットであって、前記第３の逆浸透膜エレメントは第３の逆浸透膜と、前記第３の逆浸透膜により区画された第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有し、前記第３の逆浸透膜エレメントの前記第１のチャンバは第５の流路により前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに接続され、かつ前記第５の流路と異なる位置に第６の流路が接続され、前記第３の逆浸透膜エレメントの前記第２のチャンバは第７の流路により前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバに接続される前記第２の濃縮用膜分離ユニット；及び
前記第５の流路又は前記第６の流路に接続される第２の減圧ユニットであって、第８の流路により前記第５の流路又は前記第６の流路に接続され、かつ第９の流路により前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバに接続される第２の減圧装置を備える、前記第２の減圧ユニット；を具備する水処理システム。
［２］
前記脱塩用膜分離ユニットは、１０ＭＰa以上、前記第１の逆浸透膜の最大耐圧以下で運転可能である［１］の水処理システム。
［３］
前記第１の濃縮用膜分離ユニットは、前記第２の逆浸透膜エレメントを直列に複数備える［１］又は［２］の水処理システム。
［４］
前記第１の濃縮用膜分離ユニットは、前記第２の逆浸透膜エレメントを並列に複数備え、前記第２の濃縮用膜分離ユニットは、前記第３の逆浸透膜エレメントを、前記第２の逆浸透膜エレメントの数以下で、並列に複数備える［１］乃至［３］のいずれか一つの水処理システム。
［５］
前記導入ユニットの上流に配置され、固形分除去、有機成分除去、硬度成分除去、及び炭酸成分除去の少なくとも１つを行う前処理ユニットであって、前記前処理ユニットは第１０の流路により前記導入ユニットに接続される［１］乃至［４］いずれか一つの水処理システム。
［６］
前記前処理ユニットと前記導入ユニットの間に前処理用膜分離ユニットをさらに備え、
前記前処理用膜分離ユニットは、第４の逆浸透膜並びに前記第４の逆浸透膜により区画される第１のチャンバ及び第２のチャンバを有する第４の逆浸透膜エレメントと、一端が前記前処理ユニットに接続され、他端が前記前処理用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに接続される第１１の流路と、一端が前記前処理用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに接続され、他端が前記導入ユニットに接続される第１２の流路とを備える［５］の水処理システム。
［７］
前記第２の濃縮用膜分離ユニットに前記第６の流路を通して接続される熱処理ユニットをさらに備える［１］乃至［６］のいずれか一つの水処理システム。
［８］
前記第２の濃縮用膜分離ユニットに前記第６の流路を通して接続される動力回収ユニットをさらに備える［１］乃至［６］のいずれか一つの水処理システム。
［９］
前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出される水に、１０００ｎｍ以下のファインバブルを１．０Ｅ＋６個／ｍＬ以上含ませるように構成される［１］乃至［８］のいずれか一つの水処理システム。
［１０］
被処理水を昇圧して送出する導入ユニット；
前記導入ユニットより下流に配置され、第１の逆浸透膜と当該第１の逆浸透膜により区画される第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有する第１の逆浸透膜エレメントを備える、脱塩用膜分離ユニット；
前記脱塩用膜分離ユニットより下流に配置され、前記脱塩用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出される濃縮水を減圧する第１の減圧ユニット；
前記第１の減圧ユニットより下流に配置され、前記脱塩用膜分離ユニットの最大耐圧より低い最大耐圧を持つ第２の逆浸透膜と当該第２の逆浸透膜により区画される第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有する第２の逆浸透膜エレメントを備える、第１の濃縮用膜分離ユニット；
前記第１の濃縮用膜分離ユニットより下流に配置され、第３の逆浸透膜と当該第３の逆浸透膜により区画される第１のチャンバ及び第２のチャンバとを有する第３の逆浸透膜エレメントを備える、第２の濃縮用膜分離ユニット；及び
前記第１の濃縮用膜分離ユニットより下流側に配置され、前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出された濃縮液を減圧する、又は、前記第２の濃縮用膜分離ユニットより下流側に配置され、前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出された濃縮液を減圧する、第２の減圧ユニット；を具備する水処理システムを用意する工程と、
前記導入ユニットから昇圧した被処理水を前記脱塩用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに送出する工程と、
前記脱塩用膜分離ユニットの前記第１のチャンバ内で濃縮された濃縮水を前記第１の減圧ユニットに送出し、減圧する工程と、
前記第１の減圧ユニットによって減圧された前記濃縮水を前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに送出する工程と、
前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバ内で濃縮された前記濃縮水を前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに送出する工程と、
前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバ又は前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出された濃縮水を前記第２の減圧ユニットに送出し、前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバに送出される前記濃縮水より低い圧力に減圧する工程と、
前記第２の減圧ユニットによって減圧された戻り濃縮水を前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバに送出する工程と、
前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバ内で濃縮された戻り濃縮水を前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバに送出する工程と、
前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバ内で濃縮された戻り濃縮水を前記導入ユニットに循環する工程と
を含み、
前記第１の濃縮用膜分離ユニットの前記第２のチャンバ内で濃縮された前記戻り濃縮水を前記導入ユニットに循環し、
前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバ内で濃縮された前記濃縮水を高濃縮度の濃縮水として回収する水処理方法。
［１１］
前記第２の濃縮用膜分離ユニットの前記第１のチャンバから送出される濃縮水に、１０００ｎｍ以下のファインバブルが１．０Ｅ＋６個／ｍＬ以上含まれている［１０］の水処理方法。

【符号の説明】

【0128】

１…水処理システム、１０…導入ユニット、２０…脱塩用膜分離ユニット、２１…第１の逆浸透エレメント、２２…第１の耐圧密閉容器、２３…第１の逆浸透膜、２４…第１のチャンバ、２５…第２のチャンバ、３０…第１の減圧ユニット、４０…第１の濃縮用膜分離ユニット、４１…第２の逆浸透エレメント、４２…第２の耐圧密閉容器、４３…第２の逆浸透膜、４４…第１のチャンバ、４５…第２のチャンバ、５０…第２の濃縮用膜分離ユニット、５１…第３の逆浸透エレメント、５２…第３の耐圧密閉容器、５３…第３の逆浸透膜、５４…第１のチャンバ、５５…第２のチャンバ、６０…第２の減圧ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】