(57)【要約】      （修正有）【課題】多段型の正浸透処理装置において、１段目での水回収率を高めても、後段でのスケール析出を抑制できる、正浸透処理方法の提供。【解決手段】フィード溶液中に含まれる水をドロー溶液中に移動させる正浸透処理において、第１モジュール群１と、第２モジュール群２と、を備える多段式の正浸透処理装置を用い、正浸透モジュール１１，２１の各々は、半透膜１１０，２１０、ならびに、フィード溶液が供給される第１室１１１およびドロー溶液が供給される第２室１１２を有し、第１室と第２室とは半透膜で仕切られており、第１モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの第１室の下流側に、第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの第１室が直列的に接続されており、正浸透工程において、第２モジュール群における水回収率を第１モジュール群における水回収率よりも低くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィード溶液と、該フィード溶液よりも浸透圧が高いドロー溶液と、を半透膜を介して接触させることで、前記フィード溶液中に含まれる水を前記ドロー溶液中に移動させる正浸透工程を含む、正浸透処理方法であって、
少なくとも１つの正浸透モジュールを含む第１モジュール群と、少なくとも１つの正浸透モジュールを含む第２モジュール群と、を備える多段式の正浸透処理装置を用い、
前記正浸透モジュールの各々は、前記半透膜、ならびに、前記フィード溶液が供給される第１室、および、前記ドロー溶液が供給される第２室を有し、前記第１室と前記第２室とは前記半透膜で仕切られており、
前記第１モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの第１室の下流側に、前記第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの第１室が直列的に接続されており、
前記正浸透工程において、前記第２モジュール群における水回収率が前記第１モジュール群における水回収率よりも低い、正浸透処理方法。
【請求項２】
前記正浸透工程において、前記第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールに供給される前記フィード溶液の流量が、前記第１モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールに供給される前記フィード溶液の流量よりも多い、請求項１に記載の正浸透処理方法。
【請求項３】
前記第１モジュール群は複数の正浸透モジュールを含み、
前記第１モジュール群に含まれる複数の正浸透モジュールの第１室が並列的に接続されており、
前記第１モジュール群に含まれる複数の正浸透モジュールの数は、前記第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの数よりも多い、請求項２に記載の正浸透処理方法。
【請求項４】
前記第１モジュール群における水回収率は、前記第１モジュール群を構成する正浸透モジュールの各々においてスケール析出が最も生じ易い部位でスケール析出が生じ始める水回収率よりも低く、
前記第２モジュール群における水回収率は、前記第２モジュール群を構成する正浸透モジュールの各々においてスケール析出が最も生じ易い部位でスケール析出が生じ始める水回収率よりも低い、請求項１〜３のいずれか１項に記載の正浸透処理方法。
【請求項５】
前記フィード溶液は排水である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の正浸透処理方法。
【請求項６】
前記ドロー溶液は海水である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の正浸透処理方法。
【請求項７】
前記半透膜は中空糸膜である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の正浸透処理方法。
【請求項８】
前記中空糸膜の内側に前記ドロー溶液を供給し、前記中空糸膜の外側に前記フィード溶液を供給する、請求項７に記載の正浸透処理方法。
【請求項９】
複数の正浸透モジュールを含む第１モジュール群と、少なくとも１つの正浸透モジュールを含む第２モジュール群と、を備える多段式の正浸透処理装置であって、
前記正浸透モジュールの各々は、半透膜、ならびに、フィード溶液が供給される第１室、および、ドロー溶液が供給される第２室を有し、前記第１室と前記第２室とは前記半透膜で仕切られており、
前記第１モジュール群に含まれる複数の正浸透モジュールの各々の第１室の下流側に、前記第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの第１室が直列的に接続されており、
前記第１モジュール群に含まれる複数の正浸透モジュールの複数の第１室は並列的に接続されており、
前記第１モジュール群に含まれる複数の正浸透モジュールの数は、前記第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの数よりも多い、正浸透処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正浸透処理方法および正浸透処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水、河川水または排水などの処理対象液（フィード溶液）から、正浸透現象を利用して真水を回収するための正浸透処理方法が知られている。正浸透（Forward Osmosis：以下、「ＦＯ」と略す場合がある）現象とは、低濃度の溶液中の水がより高濃度（高浸透圧）の溶液に向かって半透膜を透過して移動する現象のことである。
【０００３】
正浸透処理では、フィード溶液（Feed Solution：以下、「ＦＳ」と略す場合がある）より高い浸透圧を有するドロー溶液（Draw Solution：以下、「ＤＳ」と略す場合がある）を用いる。正浸透（ＦＯ）モジュール内において、半透膜を介してＤＳとＦＳとを接触させると、浸透圧の低いＦＳから浸透圧の高いＤＳへ水が移動する。そして、ＦＯモジュールを通過した後のＤＳ（すなわち、ＦＳ中から水を回収したＤＳ）から、種々の手法を用いて真水を回収することができる。
【０００４】
ここで、排水等のＦＳから水を回収するためには、ＦＳの前処理等にコストが必要になること、またＦＯにより濃縮されたＦＳの処理コストがかかることから、ＦＳの使用量は少ないことが望ましい。したがって、ＦＳからの水の回収率を高めることが望まれる。
【０００５】
しかし、ＦＳから水が回収される（ＦＳが濃縮される）際に、ＦＳからの水回収率（またはＦＳの濃縮率）が所定の最大回収率（または最大濃縮率）を超えると、半透膜上にスケールが生成する等の問題が生じる。なお、最大回収率はＦＳの水質によって決まる。このため、ＦＳからの水回収率は、スケールの生成等がないようにＦＳの水質に応じた所定の最大回収率以下に設定する必要がある。このように、１つのＦＯモジュールでＦＳから回収できる水の量には限界がある。
【０００６】
このため、ＦＳからの水回収率を高めるために、複数のＦＯモジュールを直列的に連結してなる多段型の正浸透処理装置が検討されている。
【０００７】
特許文献１（特開２０１４−１００６２４号公報）には、複数のＦＯモジュールの各々のＦＳ側流路同士およびＤＳ側流路同士を直列に連結した従来の正浸透処理装置においては、後段ほどＦＯモジュール内の浸透圧差が低下して水回収率が低くなるという課題に対して、後段のＦＯモジュールに（前段からの使用後のＤＳではなく）前段と同じ濃度のＤＳを独立に供給することにより、後段のＦＯモジュールにおいて、浸透圧差を高い値に維持して水回収率を向上できる旨記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１００６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、例えば、装置の小型化等を目的として段数を少なくするために、１段目のＦＯモジュールをスケールが生成しない最大回収率で実施する（１段目のＦＯモジュールの水回収率を最大にする）と、１段目のＦＯモジュールで濃縮されたＦＳから２段目のＦＯモジュールで（１段目と同じ濃度のＤＳを用いて）更に水を回収する際に、スケールが生成する可能性が高いと考えられる。
【００１０】
このように、特許文献１に記載される多段型の正浸透処理装置では、１段目のＦＯモジュールでの水回収率を高めると、後段のＦＯモジュールでスケールが生成するという問題があった。
【００１１】
したがって、本発明は、多段型の正浸透処理装置において、１段目の正浸透モジュールでの水回収率を高めた場合でも、後段の正浸透モジュールでのスケール析出を抑制することのできる、正浸透処理方法および正浸透処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
［１］  フィード溶液と、該フィード溶液よりも浸透圧が高いドロー溶液と、を半透膜を介して接触させることで、前記フィード溶液中に含まれる水を前記ドロー溶液中に移動させる正浸透工程を含む、正浸透処理方法であって、
少なくとも１つの正浸透モジュールを含む第１モジュール群と、少なくとも１つの正浸透モジュールを含む第２モジュール群と、を備える多段式の正浸透処理装置を用い、
前記正浸透モジュールの各々は、前記半透膜、ならびに、前記フィード溶液が供給される第１室、および、前記ドロー溶液が供給される第２室を有し、前記第１室と前記第２室とは前記半透膜で仕切られており、
前記第１モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの第１室の下流側に、前記第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの第１室が直列的に接続されており、
前記正浸透工程において、前記第２モジュール群における水回収率が前記第１モジュール群における水回収率よりも低い、正浸透処理方法。
【００１３】
［２］  前記正浸透工程において、前記第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールに供給される前記フィード溶液の流量が、前記第１モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールに供給される前記フィード溶液の流量よりも多い、［１］に記載の正浸透処理方法。
【００１４】
［３］  前記第１モジュール群は複数の正浸透モジュールを含み、
前記第１モジュール群に含まれる複数の正浸透モジュールの第１室が並列的に接続されており、
前記第１モジュール群に含まれる複数の正浸透モジュールの数は、前記第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの数よりも多い、［１］または［２］に記載の正浸透処理方法。
【００１５】
［４］  前記第１モジュール群における水回収率は、前記第１モジュール群を構成する正浸透モジュールの各々においてスケール析出が最も生じ易い部位でスケール析出が生じ始める水回収率よりも低く、
前記第２モジュール群における水回収率は、前記第２モジュール群を構成する正浸透モジュールの各々においてスケール析出が最も生じ易い部位でスケール析出が生じ始める水回収率よりも低い、［１］〜［３］のいずれかに記載の正浸透処理方法。
【００１６】
［５］  前記フィード溶液は排水である、［１］〜［４］のいずれかに記載の正浸透処理方法。
【００１７】
［６］  前記ドロー溶液は海水である、［１］〜［５］のいずれかに記載の正浸透処理方法。
【００１８】
［７］  前記半透膜は中空糸膜である、［１］〜［６］のいずれかに記載の正浸透処理方法。
【００１９】
［８］  前記中空糸膜の内側に前記ドロー溶液を供給し、前記中空糸膜の外側に前記フィード溶液を供給する、［７］に記載の正浸透処理方法。
【００２０】
［９］  複数の正浸透モジュールを含む第１モジュール群と、少なくとも１つの正浸透モジュールを含む第２モジュール群と、を備える多段式の正浸透処理装置であって、
前記正浸透モジュールの各々は、半透膜、ならびに、フィード溶液が供給される第１室、および、ドロー溶液が供給される第２室を有し、前記第１室と前記第２室とは前記半透膜で仕切られており、
前記第１モジュール群に含まれる複数の正浸透モジュールの各々の第１室の下流側に、前記第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの第１室が直列的に接続されており、
前記第１モジュール群に含まれる複数の正浸透モジュールの複数の第１室は並列的に接続されており、
前記第１モジュール群に含まれる複数の正浸透モジュールの数は、前記第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの数よりも多い、正浸透処理装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、後段の第２モジュール群における水回収率を第１モジュール群における水回収率よりも低くすることにより、多段型の正浸透処理装置において、１段目の正浸透モジュールでの水回収率を高めた場合でも、後段の正浸透モジュールでのスケール析出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態の正浸透処理方法および正浸透処理装置を説明するための模式図である。
【図２】実施形態の正浸透処理方法および正浸透処理装置の一例を示す模式図である。
【図３】図２に示される正浸透処理方法および正浸透処理装置の効果を説明するための模式図である。
【図４】図２に示される正浸透処理方法および正浸透処理装置の効果を説明するための模式的なグラフである。
【図５】実施形態の正浸透処理方法および正浸透処理装置に用いられる正浸透モジュール（中空糸膜モジュール）の一例を示す断面模式図である。
【図６】図５に示される正浸透モジュール（中空糸膜モジュール）におけるＦＳの濃度分布を示す模式的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
【００２４】
＜正浸透処理装置＞
まず、本実施形態の正浸透処理方法に好適に用いることのできる正浸透処理装置の一例について説明する。
【００２５】
図１を参照して、本実施形態の正浸透処理装置は、少なくとも１つの正浸透モジュール１１を含む第１モジュール群１と、少なくとも１つの正浸透モジュール２１を含む第２モジュール群２と、を備える多段式の正浸透処理装置である。
【００２６】
正浸透モジュール１１，２１の各々は、半透膜１１０，２１０、ならびに、フィード溶液（ＦＳ）が供給される第１室１１１，２１１、および、ドロー溶液（ＤＳ）が供給される第２室１１２，２１２を有し、第１室１１１，２１１と第２室１１２，２１２とは半透膜１１０，２１０で仕切られている。
【００２７】
第１モジュール群１に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュール１１の第１室１１１の下流側には、第２モジュール群２に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュール２１の第１室２１１が直列的に接続されている。
【００２８】
なお、図１においては、タンク９０から供給されるＦＳは、ＦＯモジュール１１の第１室１１１を通過して、タンク９１に貯留されてからＦＯモジュール２１の第１室２１１に供給された後に、タンク９２に貯留されるように描かれているが、これはＦＳの量が水回収によって減少していく状態を視覚化するためであり、タンク９１等は設けずに、ＦＯモジュール１１の第１室１１１とＦＯモジュール２１の第１室２１１とが直接接続されていてもよい（図２についても同様）。このように、第１室１１１と第１室２１１とは、図２に示されるように間接的に（タンク９１を介して）接続されていてもよく、直接接続されていてもよい。
【００２９】
なお、第１モジュール群１に含まれる少なくとも１つのＦＯモジュール１１の第２室１１２と、第２モジュール群２に含まれる少なくとも１つのＦＯモジュール２１の第２室２１２とは、接続されていない。海水等のＤＳは、ＦＯモジュール１１の第２室１１２およびＦＯモジュール２１の第２室２１２の各々に独立して供給され、それらの各々から独立して排出される。
【００３０】
〔正浸透モジュール〕
正浸透（ＦＯ）モジュール１１，２１に用いられる半透膜１１０，２１０としては、特に限定されず、正浸透に用いることのできる種々公知の半透膜を使用できる。
【００３１】
半透膜を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、セルロース系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂などが挙げられる。半透膜は、セルロース系樹脂およびポリスルホン系樹脂の少なくともいずれかを含む材料から構成されることが好ましい。
【００３２】
セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロース系樹脂である。酢酸セルロース系樹脂は、殺菌剤である塩素に対する耐性があり、微生物の増殖を抑制できる。酢酸セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロースであり、耐久性の点から、より好ましくは三酢酸セルロースである。
【００３３】
ポリスルホン系樹脂は、好ましくはポリエーテルスルホン系樹脂である。ポリエーテルスルホン系樹脂は、好ましくはスルホン化ポリエーテルスルホンである。
【００３４】
半透膜の形状としては、特に限定されないが、例えば、平膜、スパイラル膜または中空糸膜が挙げられる。なお、図１では、半透膜１１０，２１０として簡略化した平膜を描いているが、これに限定されない。なお、中空糸膜（中空糸型半透膜）は、平膜、スパイラル膜などに比べて、モジュール当たりの膜面積を大きくすることができ、正浸透の効率を高めることができる点で有利である。
【００３５】
なお、ＦＯモジュール１１，１２の形態としては、特に限定されないが、中空糸膜を用いる場合は、複数の中空糸膜をストレート配置したモジュールや、複数の中空糸膜を芯管に巻きつけたクロスワインド型モジュールなどが挙げられる。平膜を用いる場合は、複数の平膜を積み重ねた積層型モジュールや、複数の平膜を封筒状として芯管に巻きつけたスパイラル型モジュールなどが挙げられる。
【００３６】
（中空糸膜モジュール）
以下に、図５を参照して、中空糸膜を用いたＦＯモジュール（中空糸膜モジュール）の１例について説明する。中空糸膜モジュールは、１つの圧力容器７に、１つの中空糸膜エレメントが装填されたシングルエレメント型中空糸膜モジュールである。フィード溶液（ＦＳ）は中空糸膜４１の外側４２を流れ、ドロー溶液（ＤＳ）は中空糸膜４１の内部（中空部）を流れる。これにより、ＦＳ中の淡水をＤＳへ取出すことで、ＤＳを希釈したり、ＦＳを濃縮したりすることができる。
【００３７】
中空糸膜エレメントは、中心に配置された複数の孔５ａを有する多孔分配管５と、その周囲に配置された複数の中空糸膜４１と、多孔分配管５および複数の中空糸膜４１をそれらの両端で固定する樹脂壁６１とを備える。なお、複数の中空糸膜４１の各々はその両端に開口部を有している。
【００３８】
中空糸膜エレメントは、複数の中空糸膜４１の内部および中空糸膜モジュールの外部に連通するＤＳ供給口７１ａおよび排出口７１ｂを有し、中空糸膜４１の流入側開口部４１ａはＤＳ供給口７１ａに接続され、流出側開口部４１ｂはＤＳ排出口７１ｂに連通している。
【００３９】
多孔分配管５は、複数の孔を有する管状体であれば特に限定されない。多孔分配管５により、例えば、ＦＳ供給口７０ａから中空糸膜モジュール内に供給されたＦＳを中空糸膜の外側４２へ分配することができる。孔は、放射状に各方向に設けられていることが好ましい。また、多孔分配管は、中空糸膜エレメントの略中心部に位置させることが好ましい。
【００４０】
ＤＳは、ＤＳ供給口７１ａを介して、流入側開口部４１ａから中空糸膜４１の内部に流入し、流出側開口部４１ｂから流出し、ＤＳ排出口７１ｂを介して外部に流出する。
【００４１】
ＦＳは、ＦＳ供給口７０ａを介して多孔分配管５の内部に流入し、孔５ａから流出して、中空糸膜４１の外側４２に供給される。中空糸膜４１の外側４２を通過したＦＳは、ＦＳ排出口７０ｂを介して外部に流出する。
【００４２】
なお、ここでは、ＦＳが中空糸膜の外側に供給され、ＤＳが中空糸膜の内部に供給される形態について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、ＤＳが中空糸膜の外側に供給され、ＦＳが中空糸膜の内部に供給されてもよい。
【００４３】
＜正浸透処理方法＞
本実施形態の正浸透処理方法は、フィード溶液（ＦＳ：処理対象液）から半透膜を用いた正浸透により水を分離および回収する方法である。
【００４４】
本実施形態において、フィード溶液としては、水を含む溶液であれば特に限定されないが、例えば、海水、河川水、汽水、排水などが挙げられる。排水としては、例えば、工業排水、生活排水、油田またはガス田の排水などが挙げられる。フィード溶液は、前処理のコスト、廃棄コストが必要になる等の理由から使用量が少ない、もしくは容量を減らすことが望まれる溶液であることが好ましい。フィード溶液は、好ましくは排水であり、より好ましくは工業排水である。なお、フィード溶液中には、溶解していない成分が含まれていてもよい。
【００４５】
ドロー溶液は、フィード溶液より高い浸透圧を有する液体であれば特に限定されないが、ドロー溶液としては、例えば、無機塩溶液、糖溶液、または、水に対する溶解度が高い気体（アンモニアや二酸化炭素など）、有機物、磁性体微粒子もしくは有機高分子などを含む液体が挙げられる。なお、ドロー溶液中には、溶解していない成分が含まれていてもよい。
【００４６】
本実施形態の正浸透処理方法は、少なくとも以下の正浸透工程を含んでいる。
〔正浸透工程〕
本工程では、ＦＯモジュール１１，２１の第１室１１１，２１１内にＦＳを流入させて、ＦＳを半透膜１１０，２１０の第１室１１１，２１１側の面に接触させると共に、ＦＯモジュール１１，２１の第２室１１２，２１２内にＤＳを流入させて、ＤＳを半透膜１１０，２１０の第２室１１２，２１２側の面に接触させる。この状態で、正浸透現象により、ＦＳ中に含まれる水が、半透膜１１０，２１０を第１室１１１，２１１側から第２室１１２，２１２側に通過し、ＤＳ中に移動する。
【００４７】
本工程において、第２モジュール群２における水回収率は、第１モジュール群１における水回収率よりも低い。「第１モジュール群における水回収率」とは、第１モジュール群１に含まれるＦＯモジュール１１において、第１室１１１に供給されるＦＳの量に対するＦＳからＤＳ中に回収される水の量の比率である。同様に、「第２モジュール群における水回収率」とは、第２モジュール群２に含まれるＦＯモジュール２１において、第１室２１１に供給されるＦＳの量に対するＦＳからＤＳ中に回収される水の量の比率である。
【００４８】
このように、後段の第２モジュール群における水回収率を第１モジュール群における水回収率よりも低くすることにより、後段のＦＯモジュールでのスケール析出が生じにくくなる。したがって、多段型の正浸透処理装置において、１段目のＦＯモジュールでの水回収率を高めた場合でも、後段のＦＯモジュールでのスケール析出を抑制することができる。
【００４９】
また、本工程において、第１モジュール群１を構成する正浸透モジュールと第２モジュール群２を構成する正浸透モジュールに同じ性能および形状の膜モジュールを使用した場合、第２モジュール群２に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュール２１に供給されるフィード溶液の流量が、第１モジュール群１に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュール１１に供給されるフィード溶液の流量よりも多いことが好ましい。これにより、第２モジュール群２における水回収率を、第１モジュール群１における水回収率よりも十分に低くすることができる。多段型の正浸透処理装置において、１段目のＦＯモジュールでの水回収率を高めた場合でも、より確実に後段のＦＯモジュールでのスケール析出を抑制することができる。
【００５０】
第１モジュール群１における水回収率は、第１モジュール群１を構成する正浸透モジュール１１の各々においてスケール析出が最も生じ易い部位でスケール析出が生じ始める水回収率よりも低いことが好ましい。また、同様に、第２モジュール群における水回収率は、第２モジュール群を構成する正浸透モジュール２１の各々においてスケール析出が最も生じ易い部位でスケール析出が生じ始める水回収率よりも低いことが好ましい。
【００５１】
例えば、図６を参照して、ＦＯモジュールが図５に示されるような中空糸膜モジュールである場合、中空糸膜モジュール内でのＦＳの濃度分布は、図６に示されるような三次元的な分布となる。すなわち、中空糸膜モジュールの径方向の外側ほどＦＳの濃度が高い。これは、多孔分配管５から排出されたＦＳが径方向の外側に移動する過程で、中空糸膜４１内のＤＳによる水回収によって徐々に濃縮されるからである。また、中空糸膜モジュールの軸方向の入口側ほどＦＳの濃度が高い。これは、中空糸膜モジュールの軸方向の入口側ほど中空糸膜４１内のＤＳの濃度が高いため、ＦＳからの水回収量が多いためである。したがって、第１モジュール群または第２モジュール群を構成する「正浸透モジュールの各々においてスケール析出が最も生じ易い部位」は、中空糸膜モジュールの軸方向の入口側かつ径方向の外側の部位である。このような部位においてスケール析出が生じないように水回収率を設定すれば、容易にＦＯモジュール全体においてスケール析出を防止できる。
【００５２】
図２は、実施形態の正浸透処理方法および正浸透処理装置の一例を示す模式図である。図２に示される正浸透処理装置では、第１モジュール群１は複数の正浸透モジュール１１，１２，１３を含み、第１モジュール群１に含まれる複数の正浸透モジュール１１，１２，１３の第１室１１１，１２１，１３１が並列的に接続されている。そして、第１モジュール群に含まれる複数の正浸透モジュールの数は、第２モジュール群に含まれる少なくとも１つの正浸透モジュールの数よりも多い。
【００５３】
なお、図２では、第２モジュール群２は１つのＦＯモジュール２１から構成されているが、これに限られず、第２モジュール群２も、各々の第１室が並列的に接続された複数のＦＯモジュールを含んでいてもよい。
【００５４】
第１モジュール群のＦＯモジュールの数が第２モジュール群のＦＯモジュールの数よりも多いことにより、第１モジュール群１のＦＯモジュールの第１室の下流側に第２モジュール群のＦＯモジュールの第１室が直列的に接続されていれば、特にポンプ等を用いた流量の制御を必要とせず、ＦＯモジュール１本当りに供給されるＦＳの流量は第１モジュール群１よりも第２モジュール群２において多くなる。これにより、第２モジュール群２における水回収率を、第１モジュール群１における水回収率よりも十分に低くすることができる。多段型の正浸透処理装置において、１段目のＦＯモジュールでの水回収率を高めた場合でも、より確実に後段のＦＯモジュールでのスケール析出を抑制することができる。
【００５５】
ただし、本実施形態の正浸透処理装置は、図２に示される形態のように、第１モジュール群１を構成する正浸透モジュールと第２モジュール群２を構成する正浸透モジュールに同じ性能・形状の膜モジュールを使用した場合に限定されず、図１に示される形態において、ＦＯモジュール１１とＦＯモジュール２１のサイズ（直径など）、半透膜の種類などを異ならせることにより、第２モジュール群２における水回収率が第１モジュール群１における水回収率よりも低くなるようにしてもよい。例えば、ＦＯモジュール１１の直径がＦＯモジュール２１よりも大きい場合、フィード溶液の最大濃度は径の大きさで決まるため、ＦＯモジュール１１でスケールの析出を防止できる最大までフィード溶液を回収した後でも、ＦＯモジュール２１でさらに水を回収することができ、さらに第２モジュール群２における水回収率を第１モジュール群１における水回収率よりも低くすることができる。
【００５６】
図３は、図２に示される正浸透処理方法および正浸透処理装置の効果を説明するための模式図である。なお、図３は、図２からＤＳ（海水）の流路を省略した図に、ＦＳの各種パラメータを記入したものである。
【００５７】
図３に示されるように、第１モジュール群１により、スケールが析出しない最大回収率（４８質量％）での正浸透による水回収を実施した後、３つのＦＯモジュール１１，１２，１３から排出されるＦＳを集めると、第２モジュール群２のＦＯモジュール２１でＦＳの流量を第１モジュール群１よりも増加させることができる。これにより、第２モジュール群２のＦＯモジュール２１での回収率は２８質量％となり、ＦＯモジュール内のＦＳの最大濃度は第１モジュール群１と同程度になるため、スケールを析出させずに、ＦＳ（排水）から高い効率で水を回収することができる。
【００５８】
図４は、図２に示される正浸透処理方法および正浸透処理装置の効果を説明するための模式的なグラフである。図４において、「希釈ＤＳ流量」は、ＦＯモジュールあたりのＦＯモジュールの出口でのＤＳ（海水）の流量を意味する。また、「ＦＳ流量」は、ＦＯモジュールあたりのＦＯモジュールの入口でのＦＳ（排水）の流量を意味する。
【００５９】
図４に示されるように、図２に示す実施形態の正浸透処理方法（図４における「実施形態［２連（３：１）］」のグラフ）によれば、同等な生産量（希釈ＤＳ流量）を得るために必要なＦＳの量（ＦＳ流量）が、従来の１連のＦＯモジュールのみを用いた正浸透処理方法（図４における「従来［１連］」のグラフ）よりも少なくて済む。したがってＦＳからの水回収率を向上させることができる。
【００６０】
〔正浸透処理後の処理〕
ＦＯモジュール１１，（１２，１３，）２１の第２室１１２，（１２２，１３２，）２１２を通過することにより、正浸透現象によってＦＳ中の水を回収したＤＳに対し、ＤＳ中の水を分離および回収する方法としては、例えば、逆浸透処理、蒸留などが挙げられる。
【００６１】
逆浸透（ＲＯ）処理では、ＦＯモジュール１から排出された希釈ＤＳは、昇圧ポンプによって、希釈ＤＳが有する浸透圧より高い圧力に昇圧されて、ＲＯモジュールに供給される。ＲＯモジュールに供給された希釈ＤＳは、ＲＯ膜を透過することで希釈ＤＳから淡水を得ることができる。なお、ＲＯ膜を透過しなかった残りの希釈ＤＳは濃縮され、濃縮された希釈ＤＳは、ＤＳとして再利用することができる。
【００６２】
また、ＤＳ中に含まれるドロー物質が無機塩や低融点物質等の場合は、晶析処理によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。ドロー物質が水に対する溶解度が高い気体の場合は、ガス放散によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。ドロー物質が磁性体微粒子の場合は、磁気分離によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。ドロー物質が糖溶液の場合は、ＲＯ膜またはＮＦ膜によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。
【００６３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６４】
１  第１モジュール群、１１，１２，１３  正浸透（ＦＯ）モジュール、１１０，１２０，１３０  半透膜、１１１，１２１，１３１  第１室、１１２，１２２，１３２  第２室、
２  第２モジュール群、２１  正浸透（ＦＯ）モジュール、２１０  半透膜、２１１  第１室、２１２  第２室、
４１  中空糸膜、４１ａ  流入側開口部、４１ｂ  流出側開口部、４２  中空糸膜の外側、５  多孔分配管、５ａ  孔、６  樹脂壁、７  容器、７０ａ  ＦＳ供給口、７０ｂ  ＦＳ排出口、７１ａ  ＤＳ供給口、７１ｂ  ＤＳ排出口、
９０，９１，９２  タンク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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