(57)【要約】【課題】鹹水の逆浸透処理を、スケールの堆積を抑制して高い回収率で行える逆浸透処理装置及び逆浸透処理方法を提供する。【解決手段】逆浸透処理装置１００は、被処理水を一次処理する逆浸透膜モジュールＭ１が複数配置された第１ユニット１０と、第１ユニット１０で分離された濃縮水を後次処理する逆浸透膜モジュールＭ２が１個又は複数配置された複数の第２ユニット２０とを備え、第２ユニット２０のそれぞれは、濃縮水供給管２１、濃縮水排出管２２、供給管バルブＶ１、排出管バルブＶ２を有し、濃縮水排出管２２のそれぞれと、複数の濃縮水供給管２１とは、濃縮水返送管２４と返送管バルブＶ４１，Ｖ４２とを介して管路が繋がっているものである。逆浸透処理方法は、２個以上の第２ユニット２０を経由して後次処理をした後、最終段の後次処理を行う第２ユニット２０を入れ替えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を一次処理する第１逆浸透膜モジュールが複数並列に配置されてなる第１ユニットと、
前記第１ユニットにおいて分離された濃縮水を後次処理する第２逆浸透膜モジュールが１個又は複数並列に配置されてなる複数の第２ユニットと、を備え、
前記第２ユニットのそれぞれは、
前記第１ユニットにおいて分離された前記濃縮水を前記第２ユニットに供給可能な濃縮水供給管と、
前記第２ユニットにおいて分離された濃縮水を系外に排出可能な濃縮水排出管と、
前記濃縮水供給管を通じた前記濃縮水の供給を閉止可能な供給管バルブと、
前記濃縮水排出管を通じた前記濃縮水の排出を閉止可能な排出管バルブと、を有し、
複数の前記第２ユニットが有する前記濃縮水排出管のそれぞれと、複数の前記第２ユニットが有する複数の前記濃縮水供給管とは、
前記第２ユニットから排出された前記濃縮水を前記第２ユニットに返送して再供給可能な濃縮水返送管と、
前記濃縮水返送管を通じた前記濃縮水の返送を閉止可能な返送管バルブと、を介して管路が互いに繋がっている逆浸透処理装置。
【請求項２】
前記第１ユニットにおいて分離された前記濃縮水は、２個以上の前記第２ユニットを経由して２段以上の後次処理をされる請求項１に記載の逆浸透処理装置。
【請求項３】
複数の前記第２ユニットが有する前記濃縮水排出管のそれぞれと、複数の前記第２ユニットが有する複数の前記濃縮水供給管とは、
複数系列の前記濃縮水返送管と前記返送管バルブとを介して管路が互いに繋がっており、
前記第１ユニットにおいて分離された前記濃縮水は、３個以上の前記第２ユニットを経由して３段以上の後次処理をされる請求項２に記載の逆浸透処理装置。
【請求項４】
２段以上の前記後次処理のうち、最終段の後次処理を行う前記第２ユニットは、後次処理の積算時間、濃縮水若しくは透過水の積算流量、前記第２逆浸透膜モジュールにおける膜間差圧、又は、透過水の水質に基いて、複数の前記第２ユニットのうちで入れ替えられる請求項２又は請求項３に記載の逆浸透処理装置。
【請求項５】
２段目以降の前記後次処理には、前記第２逆浸透膜モジュールの総数が後段側になるほど小さくなる数の前記第２ユニットが、各段に順次割り当てられる請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の逆浸透処理装置。
【請求項６】
前記第２ユニットのそれぞれは、
前記第２ユニットにおいて分離された透過水を系外に排出可能な透過水排出管と、
前記透過水の流量を変えて前記第２逆浸透膜モジュール内の圧力を調整する透過水流量調整バルブと、を有し、
２段以上の前記後次処理のうち、最終段よりも前段側の後次処理を行う前記第２ユニットは、前記第２逆浸透膜モジュールにおける圧力が前記透過水流量調整バルブにより調整される請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の逆浸透処理装置。
【請求項７】
被処理水を一次処理する第１逆浸透膜モジュールが複数並列に配置されてなる第１ユニットと、
前記第１ユニットにおいて分離された濃縮水を後次処理する第２逆浸透膜モジュールが１個又は複数並列に配置されてなる複数の第２ユニットと、を備える逆浸透処理装置において、
複数の前記第２ユニットのうち、一部の前記第２ユニットに、前記第１ユニットにおいて分離された前記濃縮水を供給して後次処理し、
複数の前記第２ユニットのうち、残部の前記第２ユニットに、前記後次処理をした前記第２ユニットにおいて分離された前記濃縮水を返送して更に後次処理し、
前記第１ユニットにおいて分離された前記濃縮水を、２個以上の前記第２ユニットを経由して２段以上の後次処理をした後、
最終段の後次処理を行う前記第２ユニットを、複数の前記第２ユニットのうちで入れ替えて前記被処理水を逆浸透処理する逆浸透処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鹹水を多段式の逆浸透処理により脱塩する逆浸透処理装置及び逆浸透処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油の採掘現場においては、採油の段階に応じて種々の採収法が用いられている。一次採収では、地下に埋蔵されている石油が、自然の排油エネルギを利用した自噴採油法や、ポンプ、ガスリフト等を利用した人工採油法によって採収されている。そして、二次採収では、一次採収で回収しきれなかった石油が、水攻法やガス圧入法によって採収されている。二次採収の後に行われる三次採収では、熱攻法、ミシブル攻法、ケミカル攻法等の石油増進回収法（Enhanced Oil Recovery：ＥＯＲ）により石油生産量の増進が図られている。
【０００３】
現在、二次採収における採収法としては、水攻法が多用されている。水攻法は、地下の油層に高圧の水を圧入する採収法である。水攻法では、油層に水を圧入し、オイルサンド等の空隙に残留している石油を水中に浸出させる。そして、水中に浸出させた石油を水に同伴させて採収し、石油の回収率を向上させている。また、自噴しなくなった油井の排油エネルギを水の圧入により回復させて、持続的な採油を可能にしている。
【０００４】
水攻法や、界面活性剤水溶液を使用するケミカル攻法においては、油層に大量の水を圧入する必要がある。そのため、圧入用の水は、多くの場合、海洋から取水された海水や、油井から排出された随伴水を利用して造水されている。油層に圧入する水にイオンや塩類が含まれていると、圧入用の設備機器内や油層中にスケールが析出し、油層への水の圧入や、水に同伴させた石油の回収が困難になる。水の圧入が中断されると、石油生産量が直ちに減退することになるため、海水や随伴水から大量の淡水を効率的に造水する技術の要求が高まっている。
【０００５】
海水や随伴水等を淡水化する方法としては、蒸発法、逆浸透法、電気透析法等があるが、近年では、運転コストが低い逆浸透法が広く普及している。鹹水を逆浸透法により淡水化する逆浸透処理装置は、一般に、逆浸透（Reverse Osmosis：ＲＯ）膜や、ナノ濾過（nanofiltration：ＮＦ）膜を備えている。例えば、特許文献１には、逆浸透膜やナノ濾過膜を備える膜モジュールユニットを多段に配置した造水装置が記載されている。このような従来の多段式の逆浸透処理装置は、各段につき複数の逆浸透膜モジュールが並列に配置されて、複数系列による処理で造水能力が拡張されている。
【０００６】
図９は、比較例に係る多段式の逆浸透処理装置の構成を示す模式図である。
図９に示すように、従来の多段式の逆浸透処理装置（比較例）１００Ａは、一般に、複数の逆浸透膜モジュールＭが並列に配置されてなる複数のユニット（１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ）を備えて構成される。逆浸透処理装置１００Ａは、一例として、５個の逆浸透膜モジュールＭにより構成される第１ユニット１０Ａと、３個の逆浸透膜モジュールＭにより構成される第２ユニット２０Ａと、２個の逆浸透膜モジュールＭにより構成される第３ユニット３０Ａと、を備えている。
【０００７】
一般に、逆浸透膜モジュールＭは、逆浸透膜を具備する逆浸透膜エレメントが圧力容器に収容された構造とされる。逆浸透膜モジュールＭでは、加圧された被処理水が圧力容器の一端側から導入されて、クロスフロー濾過方式で逆浸透処理が行われる。逆浸透膜の一次側に濃縮した濃縮水は、圧力容器の他端側から排出される。一方、逆浸透膜の二次側に分離された透過水は、淡水化された生産水として回収される。
【０００８】
逆浸透処理装置１００Ａは、被処理水を第１ユニット１０Ａにより一次処理し、一次処理で分離された濃縮水を第２ユニット２０Ａにより二次処理し、二次処理で分離された濃縮水を第３ユニット３０Ａにより三次処理する構成である。このようにして濃縮水を多段処理すると、各段の透過水の回収率を過度に高くしなくても、全体としての回収率を引き上げることで生産水量が高められる。各段の回収率を低く設定することによって、逆浸透膜の汚染が抑制されるため、逆浸透膜の交換や洗浄の頻度も低減して稼働時間を確保することも可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２００１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
逆浸透膜モジュールでは、濃縮された溶質がモジュール内に蓄積すると、逆浸透膜の膜面にスケールとして析出して目詰まりを生じ、安定した運転が不能になることがある。そのため、逆浸透膜モジュールは、排出する濃縮水の流量下限（最小流量）が仕様上で規定されていることが多く、一般には、流量下限以上の濃縮水が常に排出されるように運転されている。一方、従来の多段式の逆浸透処理装置は、後段側ほどユニットを構成する逆浸透膜モジュールの数が少なくなるように構成されている（図９参照）。濃縮が進むにつれて流量が段階的に小さくなる構成により、最も濃縮が進む最終段のユニットから排出される濃縮水の流量が確保されている。
【００１１】
しかしながら、従来の多段式の逆浸透処理装置は、依然として、最終段のユニット等において逆浸透膜の膜面にスケールが堆積し易く、逆浸透膜の目詰まりにより運転に支障を来すことが少なからずある。また、従来の多段式の逆浸透処理装置では、最終段のユニットから排出される濃縮水の流量を維持するために被処理水を高圧に加圧すると、濃縮が進んでいない前段側のユニットおいて、運転圧力が過大になってしまうという問題がある。前段側のユニットの運転圧力が過大になると、前段側で分離される透過水量が増えて、前段側のみ逆浸透膜の汚染が急激に進行し、逆浸透膜モジュールの保守の頻度が結果的に増加したり、透過水の回収率を安定させて逆浸透処理するのが困難になったりする。
【００１２】
スケールの堆積を防止する方法としては、特許文献１に記載されるように被処理水にスケール防止剤を添加する方法や、逆浸透膜の膜面を洗浄する方法等がある。しかしながら、スケール防止剤を添加する方法では、薬剤コストが嵩んだり、逆浸透膜が薬剤で劣化したりする。また、膜面を洗浄する方法では、洗浄を行う間に逆浸透処理を中断しなければならないため、継続的に造水を行えず、生産水量が低下してしまう。
【００１３】
特に、近年では、スケールの堆積を抑制し、且つ、透過水の回収率も高く維持することができる逆浸透処理方法の要求が高くなっている。全体としての回収率を低く設定すれば、後段側のユニットから排出される濃縮水の流量は確保し易くなるものの、目標量の生産水を造水するにあたって、大量の被処理水を逆浸透処理したり、大量に分離される濃縮水を後処理したりする必要が生じてしまう。例えば、内陸油田で生産水を使用する場合には、海洋で取水した海水を油田まで輸送する輸送コストや、大量に分離された濃縮水を輸送可能な状態にまで脱水等する後処理コストが問題となる。また、浮体式生産貯蔵積出（Floating Production, Storage, and Offloading：ＦＰＳＯ）を行う洋上油田で生産水を使用する場合には、目標量の生産水を造水するための大型装置の設置場所が問題となる。
【００１４】
そこで、本発明は、鹹水の逆浸透処理を、スケールの堆積を抑制して高い回収率で行える逆浸透処理装置及び逆浸透処理方法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】
【００１５】
前記課題を解決するために本発明に係る逆浸透処理装置は、被処理水を一次処理する第１逆浸透膜モジュールが複数並列に配置されてなる第１ユニットと、前記第１ユニットにおいて分離された濃縮水を後次処理する第２逆浸透膜モジュールが１個又は複数並列に配置されてなる複数の第２ユニットと、を備え、前記第２ユニットのそれぞれは、前記第１ユニットにおいて分離された前記濃縮水を前記第２ユニットに供給可能な濃縮水供給管と、前記第２ユニットにおいて分離された濃縮水を系外に排出可能な濃縮水排出管と、前記濃縮水供給管を通じた前記濃縮水の供給を閉止可能な供給管バルブと、前記濃縮水排出管を通じた前記濃縮水の排出を閉止可能な排出管バルブと、を有し、複数の前記第２ユニットが有する前記濃縮水排出管のそれぞれと、複数の前記第２ユニットが有する複数の前記濃縮水供給管とは、前記第２ユニットから排出された前記濃縮水を前記第２ユニットに返送して再供給可能な濃縮水返送管と、前記濃縮水返送管を通じた前記濃縮水の返送を閉止可能な返送管バルブと、を介して管路が互いに繋がっていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る逆浸透処理方法は、被処理水を一次処理する第１逆浸透膜モジュールが複数並列に配置されてなる第１ユニットと、前記第１ユニットにおいて分離された濃縮水を後次処理する第２逆浸透膜モジュールが１個又は複数並列に配置されてなる複数の第２ユニットと、を備える逆浸透処理装置において、複数の前記第２ユニットのうち、一部の前記第２ユニットに、前記第１ユニットにおいて分離された前記濃縮水を供給して後次処理し、複数の前記第２ユニットのうち、残部の前記第２ユニットに、前記後次処理をした前記第２ユニットにおいて分離された前記濃縮水を返送して更に後次処理し、前記第１ユニットにおいて分離された前記濃縮水を、２個以上の前記第２ユニットを経由して２段以上の後次処理をした後、最終段の後次処理を行う前記第２ユニットを、複数の前記第２ユニットのうちで入れ替えて前記被処理水を逆浸透処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、鹹水の逆浸透処理を、スケールの堆積を抑制して高い回収率で行える逆浸透処理装置及び逆浸透処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る逆浸透処理装置の構成を示す模式図である。
【図２】逆浸透膜モジュールの構造の一例を示す断面図である。
【図３】逆浸透膜エレメントの構造の一例を示す斜視図である。
【図４】逆浸透処理装置における流路の一状態を示す模式図である。
【図５】逆浸透処理装置における流路が切り替えられた状態を示す模式図である。
【図６】逆浸透処理装置に備えられる計測器の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の第１変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す模式図である。
【図８】本発明の第２変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す模式図である。
【図９】比較例に係る多段式の逆浸透処理装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態に係る逆浸透処理装置及び逆浸透処理方法について説明する。なお、以下の各図において共通する構成については同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る逆浸透処理装置の構成を示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る逆浸透処理装置１００は、逆浸透膜モジュールＭ１によって構成される第１ユニット１０と、逆浸透膜モジュールＭ２によって構成される複数の第２ユニット２０と、高圧ポンプＰ１と、被処理水供給管１１と、第１濃縮水排出管１２と、第１透過水排出管１３と、濃縮水供給管２１と、第２濃縮水排出管２２と、第２透過水排出管２３と、濃縮水返送管２４と、供給管バルブＶ１と、排出管バルブＶ２と、透過水流量調整バルブＶ３と、返送管出口バルブＶ４１と、返送管入口バルブＶ４２と、を備えている。
【００２１】
逆浸透処理装置１００は、イオンや塩類を含んでいる鹹水を半透膜により逆浸透処理し、イオンや塩類の濃度が低減された淡水を造水する装置である。鹹水としては、例えば、海水、随伴水、汽水、化石水、地下水、地表水等が利用される。逆浸透処理装置１００は、海水、随伴水等の鹹水淡水化、排水再利用、純水製造等の各種の用途に用いることができる。
【００２２】
被処理水としての鹹水は、必要に応じて前処理されてから逆浸透処理装置１００に供給される。例えば、海水に含まれている濁質、海洋生物等は、凝集剤を使用した凝集沈殿処理、浮上分離処理、砂濾過、フィルタ濾過等による濾過処理、殺菌処理等によって予め排除される。また、随伴水に含まれている油分、有機物、無機物等は、凝集沈殿処理、浮上分離処理、吸着処理等によって予め排除される。
【００２３】
図１に示すように、第１ユニット１０及び第２ユニット２０は、鹹水を逆浸透処理により脱塩する複数の逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２によって構成されている。ここで、第１ユニット１０を構成する逆浸透膜モジュールＭ１、及び、第２ユニット２０を構成する逆浸透膜モジュールＭ２の構造について説明する。
【００２４】
図２は、逆浸透膜モジュールの構造の一例を示す断面図である。
図２に示すように、逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２は、圧力容器５０と、逆浸透膜エレメント６０と、を備えて形成される。圧力容器５０は、略円筒形状を呈する容器であり、一方の端部に導入ポート５１、他方の端部に導出ポート５２を有している。圧力容器５０の内部には、１個以上の逆浸透膜エレメント６０が直列に収容される。
【００２５】
図３は、逆浸透膜エレメントの構造の一例を示す斜視図である。
図３に示すように、逆浸透膜エレメント６０は、逆浸透膜６１を含む膜ユニット６２が集水配管６３の周囲に配置されて構成される。膜ユニット６２は、袋体状の複数の逆浸透膜６１と、メッシュ状のスペーサ６５とが、集水配管６３の周面に放射状に接合されて、集水配管６３の周囲にスパイラル状に巻回されることにより形成されている。逆浸透膜６１は、袋体の内部が集水配管６３の透孔６４に連通するように集水配管６２に接合されており、逆浸透膜６１の内部と、逆浸透膜６１同士の間とに、スペーサ６５が介装されて形状が保たれている。
【００２６】
図２に示すように、逆浸透膜エレメント６０は、集水配管６３が圧力容器５０の長手方向に沿う向きで、直列な配置となるように圧力容器５０に収容される。逆浸透膜エレメント６０の集水配管６３同士は、互いに連結されて末端が開いた一つの管路を形成し、集水配管６３の末端は、導出ポート５２が設けられた圧力容器５０の端部から外側に引き出される。
【００２７】
逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２においては、浸透圧以上に加圧された被処理水が導入ポート５１を通じて圧力容器５０内に導入されると、圧力容器５０内を長手方向に沿って被処理水が流れる間に、逆浸透膜６１によってクロスフロー濾過方式で逆浸透処理が行われる。そして、逆浸透処理により逆浸透膜６１の一次側に濃縮した濃縮水は、導出ポート５２を通じて圧力容器５０内から排出される。一方、逆浸透膜６１の二次側に透過した透過水は、集水配管６３の内部に集水されて末端から排出される。
【００２８】
第１ユニット１０は、図１に示すように、被処理水を一次処理する逆浸透膜モジュールＭ１が複数並列に配置されてなる。被処理水が逆浸透により一次処理されると、イオンや塩類が濃縮された第１濃縮水と、イオンや塩類が低減された第１透過水とに分離される。
【００２９】
第１ユニット１０は、互いに同一の仕様の逆浸透膜モジュールＭ１によって構成されている。すなわち、互いに並列に配置された複数の逆浸透膜モジュールＭ１は、互いに同型の圧力容器５０と、同仕様の逆浸透膜エレメント６０とを備えている。圧力容器５０あたりに収容される逆浸透膜エレメント６０の数は、複数の逆浸透膜モジュールＭ１について同じ数である。
【００３０】
第１ユニット１０は、図１に示すように、被処理水供給管１１と、第１濃縮水排出管１２と、第１透過水排出管１３と、を有している。被処理水供給管１１、第１濃縮水排出管１２、及び、第１透過水排出管１３のそれぞれと、第１ユニット１０を構成する逆浸透膜モジュールＭ１のそれぞれとは、管路を介して互いに接続されている。
【００３１】
被処理水供給管１１は、一端が、第１ユニット１０に接続しており、第１ユニット１０を構成する逆浸透膜モジュールＭ１のそれぞれの導入ポート５１（図２参照）と繋がっている。被処理水供給管１１は、被処理水を不図示の前処理設備等から第１ユニット１０に供給する流路を形成している。被処理水供給管１１には、被処理水を高圧に加圧して供給する高圧ポンプＰ１が設置されている。被処理水は、高圧ポンプＰ１により浸透圧以上に加圧され、逆浸透膜モジュールＭ１のそれぞれに分流して導入されて一次処理される。
【００３２】
第１濃縮水排出管１２は、一端が、第１ユニット１０に接続しており、逆浸透膜モジュールＭ１のそれぞれの導出ポート５１（図２参照）と繋がっている。また、他端が、複数の第２ユニット２０のそれぞれが有する濃縮水供給管２１に接続している。第１濃縮水排出管１２は、第１ユニット１０において分離された第１濃縮水を第１ユニット１０から第２ユニット２０に排出する流路を形成している。第１濃縮水は、逆浸透膜モジュールＭ１のそれぞれから排出されて第１濃縮水排出管１２に合流し、第１濃縮水排出管１２を通じて第２ユニット２０に送られる。
【００３３】
第１透過水排出管１３は、一端が、第１ユニット１０に接続しており、逆浸透膜モジュールＭ１のそれぞれから引き出された集水配管６３（図２参照）と繋がっている。また、他端が、逆浸透処理装置１００の系外に繋がっている。第１透過水排出管１３は、第１ユニット１０において分離された第１透過水を第１ユニット１０から系外に排出可能な流路を形成している。第１透過水は、逆浸透膜モジュールＭ１のそれぞれから排出されて第１透過水排出管１３に合流し、第１透過水排出管１３を通じて系外に送られ、生産水として回収される。
【００３４】
第１透過水排出管１３には、透過水の流量を変えて圧力容器５０内の圧力を調整する透過水流量調整バルブＶ３が設置されている。第１透過水排出管１３の透過水流量調整バルブＶ３の開度が調節されることにより、逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれについての運転圧力が調整されるようになっている。
【００３５】
第２ユニット２０は、図１に示すように、第１ユニット１０において分離された第１濃縮水を後次処理する逆浸透膜モジュールＭ２が複数並列に配置されてなる。第１ユニット１０において分離された第１濃縮水が逆浸透により後次処理されると、イオンや塩類が更に濃縮された第２濃縮水と、イオンや塩類が更に低減された第２透過水とに分離される。
【００３６】
第２ユニット２０は、複数備えられており、各第２ユニット２０は、互いに同一の仕様の逆浸透膜モジュールＭ２によって構成されている。すなわち、互いに並列に配置された複数の逆浸透膜モジュールＭ２は、全第２ユニット２０において、互いに同型の圧力容器５０と、同仕様の逆浸透膜エレメント６０とを備えている。圧力容器５０あたりに収容される逆浸透膜エレメント６０の数は、複数の逆浸透膜モジュールＭ２について同じ数である。
【００３７】
第２ユニット２０のそれぞれは、図１に示すように、濃縮水供給管２１と、第２濃縮水排出管２２と、第２透過水排出管１３と、を有している。複数の第２ユニット２０は、濃縮水供給管２１、第２濃縮水排出管２２及び第２透過水排出管１３のそれぞれをユニット毎に備えている。濃縮水供給管２１、第２濃縮水排出管２２、及び、第２透過水排出管２３のそれぞれと、第２ユニット２０を構成する逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれとは、管路を介して互いに接続されている。
【００３８】
濃縮水供給管２１は、一端が、第１濃縮水排出管１２に接続している。また、他端が、第２ユニット２０を構成する逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれの導入ポート５１（図２参照）と繋がっている。濃縮水供給管２１は、第１ユニット１０において分離された第１濃縮水を第１ユニット１０から第２ユニット２０のそれぞれに供給可能な流路を形成している。第１濃縮水は、所定の第２ユニット２０に対して浸透圧以上に加圧されて供給され、逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれに分流して導入されて後次処理される。
【００３９】
濃縮水供給管２１には、濃縮水供給管２１を通じた第１濃縮水の供給を閉止可能な供給管バルブＶ１が設置されている。開閉可能な供給管バルブＶ１が、閉状態であるときには、第１濃縮水が逆浸透膜モジュールＭ２に導入されないようになっている。
【００４０】
第２濃縮水排出管２２は、一端が、第２ユニット２０に接続しており、逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれの導出ポート５１（図２参照）と繋がっている。また、他端が、逆浸透処理装置１００の系外に繋がっている。第２濃縮水排出管２２は、第２ユニット２０において分離された第２濃縮水を第２ユニット２０のそれぞれから系外に排出可能な流路を形成している。第２濃縮水は、逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれから排出されて第２濃縮水排出管２２に合流し、第２濃縮水排出管２２を通じて系外に送られて後処理等される。
【００４１】
第２濃縮水排出管２２には、第２濃縮水排出管２２を通じた第２濃縮水の排出を閉止可能な排出管バルブＶ２が設置されている。開閉可能な排出管バルブＶ２が、閉状態であるときには、第２濃縮水が系外に排出されないようになっている。
【００４２】
第２透過水排出管２３は、一端が、第２ユニット２０に接続しており、逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれから引き出された集水配管６３（図２参照）と繋がっている。また、他端が、逆浸透処理装置１００の系外に繋がっている。第２透過水排出管２３は、第２ユニット２０において分離された第２透過水を第２ユニット２０のそれぞれから系外に排出可能な流路を形成している。第２透過水は、逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれから排出されて第２透過水排出管２３に合流し、第２透過水排出管２３を通じて系外に送られ、生産水として回収される。
【００４３】
第２透過水排出管２３には、透過水の流量を変えて圧力容器５０内の圧力を調整する透過水流量調整バルブＶ３が設置されている。第２透過水排出管２３の透過水流量調整バルブＶ３の開度が調節されることにより、逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれについての運転圧力が調整されるようになっている。
【００４４】
図１に示すように、複数の第２ユニット２０が有する第２濃縮水排出管２２のそれぞれと、複数の第２ユニット２０が有する複数の濃縮水供給管２１とは、濃縮水返送管２４と、返送管出口バルブＶ４１と、返送管入口バルブＶ４２と、を介して管路が互いに繋がっている。
【００４５】
濃縮水返送管２４は、一端が、第２ユニット２０を構成する全ての逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれの導出ポート５２（図２参照）と繋がっている。また、他端が、第２ユニット２０を構成する全ての逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれの導入ポート５１（図２参照）と繋がっている。濃縮水返送管２４は、第２ユニット２０において分離され、第２ユニット２０から排出された第２濃縮水を任意の第２ユニット２０に返送して再供給可能な流路を形成している。第２濃縮水は、逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれから排出されて濃縮水返送管２４に合流し、濃縮水返送管２４を通じて任意の第２ユニット２０に返送されて２段目以降の更なる後次処理をされ得る。
【００４６】
返送管出口バルブＶ４１は、第１ユニット１０において分離された第１濃縮水を第２ユニット２０に供給する濃縮水供給管２１と、濃縮水返送管２４との間に接続されている。返送管出口バルブＶ４１は、第２ユニット２０毎に備えられており、各第２ユニット２０に対する濃縮水返送管２４を通じた第２濃縮水の返送を閉止可能に設けられている。開閉可能な返送管出口バルブＶ４１が、閉状態であるときには、その第２ユニット２０に第２濃縮水が返送されないようになっている。
【００４７】
返送管入口バルブＶ４２は、第２ユニット２０において分離された第２濃縮水を排出する第２濃縮水排出管２２と、濃縮水返送管２４との間に接続されている。返送管入口バルブＶ４２は、第２ユニット２０毎に備えられており、各第２ユニット２０に対する濃縮水返送管２４を通じた第２濃縮水の返送を閉止可能に設けられている。開閉可能な返送管入口バルブＶ４２が、閉状態であるときには、その第２ユニット２０に第２濃縮水が返送されないようになっている。
【００４８】
次に、逆浸透処理装置１００を使用した逆浸透処理方法について具体的に説明する。
【００４９】
逆浸透処理装置１００を使用した逆浸透処理では、各バルブの開閉が切り替えられることにより、第１ユニット１０において分離された第１濃縮水が２個以上の第２ユニット２０を経由する一連の流路が形成される。第１ユニット１０において一次処理により分離された第１濃縮水は、２個以上の第２ユニット２０を経由して、更に２段以上の後次処理をされる。
【００５０】
また、逆浸透処理装置１００を使用した逆浸透処理では、２個以上の第２ユニット２０を経由する一連の流路が、所定の時間毎、又は、所定の状態毎に変更されて、被処理水の逆浸透処理が続けられる。逆浸透処理装置１００の運転中に流路が変更されることによって、２段以上の後次処理のうち、最終段の後次処理を行う第２ユニット２０が、複数の第２ユニット２０のうちで入れ替えられ、スケールの堆積や逆浸透膜の汚染が局所的に進行するのが防止される。
【００５１】
図４は、逆浸透処理装置における流路の一状態を示す模式図である。また、図５は、逆浸透処理装置における流路が切り替えられた状態を示す模式図である。
図４及び図５において、太線は、被処理水又は濃縮水の流れを表している。また、黒塗りのバルブは、閉状態のバルブ、白抜きのバルブは、開状態のバルブを表している。
【００５２】
図４には、複数（３個）の第２ユニット２０のうち、一部（２個）の第２ユニット２０Ａ，２０Ｂに、前段側の後次処理（二次処理）が割り当てられ、残部（１個）の第２ユニット２０Ｃに、最終段の後次処理（三次処理）が割り当てられた状態を例示する。また、図５には、最終段の後次処理（三次処理）を行うユニットが、第２ユニット２０Ａに入れ替えられ、前段側の後次処理（二次処理）を行うユニットが、第２ユニット２０Ｂ，２０Ｃに入れ替えられた状態を例示する。
【００５３】
図４に示すように、逆浸透処理装置１００を使用した逆浸透処理では、被処理水を逆浸透処理するとき、複数の第２ユニット２０のうち、一部の第２ユニット２０Ａ，２０Ｂについては、供給管バルブＶ１を開状態、排出管バルブＶ２を閉状態とする。また、返送管入口バルブＶ４２を開状態、返送管出口バルブＶ４１を閉状態とする。このように各バルブの開閉を切り替えることによって、一部の第２ユニット２０Ａ，２０Ｂにつき、第１濃縮水（一次濃縮水）のみが供給される流路と、後次処理（二次処理）により分離した第２濃縮水（二次濃縮水）が返送のみされる流路とが形成される。
【００５４】
一方、複数の第２ユニット２０のうち、残部の第２ユニット２０Ｃについては、供給管バルブＶ１を閉状態、排出管バルブＶ２を開状態とする。また、返送管入口バルブＶ４２を閉状態、返送管出口バルブＶ４１を開状態とする。このように各バルブの開閉を切り替えることによって、残部の第２ユニット２０Ｃにつき、返送された第２濃縮水（二次濃縮水）のみが供給される流路と、更なる後次処理（三次処理）により分離した第２濃縮水（三次濃縮水）が系外のみに排出される流路とが形成される。
【００５５】
各バルブの開閉が切り替えられると、第１ユニット１０が、供給される被処理水を一次処理し、複数の第２ユニット２０のうち、一部の第２ユニット２０Ａ，２０Ｂが、濃縮水供給管２１を通じて供給される第１濃縮水を後次処理（二次処理）し、複数の第２ユニット２０のうち、残部の第２ユニット２０Ｃが、後次処理をした第２ユニット２０Ａ，２０Ｂから濃縮水返送管２４を通じて返送される第２濃縮水を更に後次処理（三次処理）する。
【００５６】
逆浸透処理装置１００を使用した逆浸透処理では、逆浸透処理装置１００の運転中において、２段以上の後次処理のうち、最終段の後次処理を行う第２ユニット２０が、例えば、逆浸透膜モジュールＭ２に対して濃縮水の導入を開始した以降の後次処理の積算時間、逆浸透膜モジュールＭ２から排出される濃縮水若しくは透過水の積算流量、逆浸透膜モジュールＭ２における膜間差圧、逆浸透膜モジュールＭ２から排出される透過水の水質等に基いて、複数の第２ユニット２０のうちで入れ替えられる。
【００５７】
図５に示すように、最終段の後次処理を行うユニットを第２ユニット２０Ａに入れ替えるとき、複数の第２ユニット２０のうち、一部の第２ユニット２０Ｂ，２０Ｃについては、供給管バルブＶ１を開状態、排出管バルブＶ２を閉状態とする。また、返送管入口バルブＶ４２を開状態、返送管出口バルブＶ４１を閉状態とする。このように各バルブの開閉を切り替えることによって、一部の第２ユニット２０Ｂ，２０Ｃにつき、第１濃縮水（一次濃縮水）のみが供給される流路と、後次処理（二次処理）により分離した第２濃縮水（二次濃縮水）が返送のみされる流路とが形成される。
【００５８】
一方、複数の第２ユニット２０のうち、残部の第２ユニット２０Ａについては、供給管バルブＶ１を閉状態、排出管バルブＶ２を開状態とする。また、返送管入口バルブＶ４２を閉状態、返送管出口バルブＶ４１を開状態とする。このように各バルブの開閉を切り替えることによって、残部の第２ユニット２０Ａにつき、返送された第２濃縮水（二次濃縮水）のみが供給される流路と、更なる後次処理（三次処理）により分離した第２濃縮水（三次濃縮水）が系外のみに排出される流路とが形成される。
【００５９】
各バルブの開閉が切り替えられると、第１ユニット１０が、供給される被処理水を一次処理し、複数の第２ユニット２０のうち、一部の第２ユニット２０Ｂ，２０Ｃが、濃縮水供給管２１を通じて供給される第１濃縮水を後次処理（二次処理）し、複数の第２ユニット２０のうち、残部の第２ユニット２０Ａが、後次処理をした第２ユニット２０Ｂ，２０Ｃから濃縮水返送管２４を通じて返送される第２濃縮水を更に後次処理（三次処理）する。
【００６０】
逆浸透処理装置１００を使用した逆浸透処理では、第１ユニット１０における運転圧力を、第１透過水排出管１３の透過水流量調整バルブＶ３により調整することができる。また、第２ユニット２０における運転圧力を、第２透過水排出管２３の透過水流量調整バルブＶ３により調整することができる。すなわち、濃縮水側では無く、透過水側に設けられた透過水流量調整バルブＶ３によって、逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２から排出される濃縮水の流量を維持しつつ、逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２の運転圧力を調節することが可能である。
【００６１】
一般に、高圧に加圧した被処理水を逆浸透処理する多段式の逆浸透処理装置では、後段側のユニットほど、濃縮が進んで浸透圧が高くなり、最終段のユニットにおいて浸透圧が最大となる。そのため、最終段のユニットを基準にして、必要な逆浸透圧を被処理水に掛ける必要がある。
【００６２】
また、逆浸透膜モジュールについては、導入側から導出側に向かうに連れて濃縮が進み、被処理水に含まれるカルシウム、マグネシウム、硫酸イオン、炭酸イオン、シリカ等が蓄積してスケールとして析出し易くなる。そのため、導出側の逆浸透膜エレメントを基準にして、逆浸透膜モジュールから既定の流量下限以上の濃縮水が排出されるように圧力を掛ける必要がある。
【００６３】
しかしながら、一般に、最終段のユニットの導出側の逆浸透膜エレメントを基準にして、運転圧力を設定すると、濃縮が進んでいない前段側のユニットの導入側の逆浸透膜エレメントほど、必要な逆浸透圧と設定した運転圧力との差が大きくなる。その結果、前段側のユニットの導入側の逆浸透膜エレメントほど、分離される透過水の量が設計よりも多くなり、逆浸透膜の汚染が前段側で進行してしまう。
【００６４】
これに対して、透過水流量調整バルブＶ３により逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２の運転圧力を下げて回収率を抑制すると、第１ユニット１０と第２ユニット２０との圧力差や、逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２における導入側と導出側との圧力差を小さくすることができるため、逆浸透膜の汚染が前段側で局所的に進行するのを抑制することができる。また、透過水側が調整されることにより、排出される濃縮水の流量が維持されて後段側で後次処理されるため、全体としての生産水量を容易に確保することができる。また、透過水の排出を中止して、逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２に滞留している溶質を、通水により排出させることも可能になる。
【００６５】
特に、逆浸透処理装置１００を使用した逆浸透処理では、２段以上の後次処理のうち、最終段よりも前段側の後次処理を行う第２ユニット２０は、逆浸透膜モジュールＭ２における運転圧力が、透過水側に設けられた透過水流量調整バルブＶ３により調整されることが好ましい。第２ユニット２０は、前段側の後次処理が割り当てられたときと、後段側の後次処理が割り当てられたときとで、導入される水質や流量が変わる場合がある。透過水流量調整バルブＶ３により逆浸透膜モジュールＭ２の運転圧力を調整する構成であれば、割り当てが切り替えられた場合にも、安定した後次処理を続けることができる。
【００６６】
図６は、逆浸透処理装置に備えられる計測器の一例を示す模式図である。
図６に示すように、逆浸透処理装置１００には、複数の第２ユニット２０毎に、導入側圧力センサ１１０、導出側圧力センサ１１１、濃縮水流量センサ１１２、透過水流量センサ１１３、電気伝導度センサ１１４、及び、差圧センサ１１５のうちの１種以上を設置することが可能である。
【００６７】
導入側圧力センサ１１０は、濃縮水供給管２１に、逆浸透膜モジュールＭ２における導入側の圧力を計測するために設置することができる。また、導出側圧力センサ１１１は、第２濃縮水排出管２２に、逆浸透膜モジュールＭ２における導出側の圧力を計測するために設置することができる。また、差圧センサ１１５は、濃縮水供給管２１と第２濃縮水排出管２２との間に、逆浸透膜モジュールＭ２における導入側と導出側との圧力差を計測するために設置することができる。
【００６８】
濃縮水流量センサ１１２は、第２濃縮水排出管２２に、逆浸透膜モジュールＭ２から排出される第２濃縮水の流量を計測するために設置することができる。また、透過水流量センサ１１３は、第２透過水排出管２３に、逆浸透膜モジュールＭ２から排出される第２透過水の流量を計測するために設置することができる。また、電気伝導度センサ１１４は、第２透過水排出管２３に、逆浸透膜モジュールＭ２から排出される第２透過水の電気伝導度を計測するために設置することができる。電気伝導度に基いて、第２透過水の水質、すなわち、イオンや塩類の濃度が把握することが可能である。
【００６９】
導入側圧力センサ１１０、導出側圧力センサ１１１、濃縮水流量センサ１１２、透過水流量センサ１１３、電気伝導度センサ１１４、及び、差圧センサ１１５のうちの１種以上は、流路を変更する時期を判断するために用いることができる。これらによる計測に基いて、各バルブの開閉を自動又は手動で切り替えることにより、２個以上の第２ユニット２０を経由する一連の流路を、所定の状態毎に適時に変更することができる。
【００７０】
具体的には、導入側圧力センサ１１０による計測によって、逆浸透膜モジュールＭ２における導入側の圧力と導出側の圧力や、これらの圧力差が予め設定した所定値となったとき、又は、所定の時間変化率に達したときに流路を変更すれば、第２ユニット２０のそれぞれにおける運転圧力が平準化される。そのため、各逆浸透膜モジュールＭ２の導入側で局所的に汚染や圧力負荷が生じたり、各逆浸透膜モジュールＭ２の導出側でスケールの堆積が進行したりするのを防止することができる。
【００７１】
また、濃縮水流量センサ１１２による計測によって、第２濃縮水や第２透過水の積算流量が予め計画した所定値を下回ったときに流路を変更すれば、第２ユニット２０のそれぞれにおける回収率が保たれるため、生産水量を目標どおりに維持することができる。
【００７２】
また、電気伝導度センサ１１４による計測によって、第２透過水の電気伝導度が予め設定した所定値を上回ったときに流路を変更すれば、第２ユニット２０のそれぞれにおける除去率が平準化される。そのため、各逆浸透膜モジュールＭ２で局所的に汚染や圧力負荷が生じたり、スケールの堆積が進行したりするのを防止することができる。
【００７３】
或いは、導入側圧力センサ１１０、導出側圧力センサ１１１、濃縮水流量センサ１１２、透過水流量センサ１１３、電気伝導度センサ１１４、及び、差圧センサ１１５のうちの１種以上は、透過水流量調整バルブＶ３の開度を制御するために用いることができる。第２濃縮水の流量、第２透過水の流量、逆浸透膜モジュールＭ２における導入側の圧力、逆浸透膜モジュールＭ２における導出側の圧力、第２透過水の電気伝導度等が所定値となるように透過水流量調整バルブＶ３を制御することにより、安定した後次処理を続けることができる。
【００７４】
以上の逆浸透処理装置１００及び逆浸透処理方法によると、２段以上の後次処理のうち、最終段の後次処理を行う第２ユニット２０が、複数の第２ユニット２０のうちで入れ替えられて被処理水が逆浸透処理されるため、最終段の後次処理に割り当てられていた第２ユニット２０に、濃縮が進んでいない前段側の後次処理を行わせることができる。一般に、逆浸透処理において生じるスケールは、微小な析出核を起点として成長することによって逆浸透膜等を閉塞させている。微小な析出核は、溶質の濃縮が進んで飽和溶解度付近に達したときに生じるが、濃縮が進んでいない希薄な水中では、再溶解して消失し得るし、濃縮水と共に容易に排出することも可能である。つまり、最終段の後次処理に割り当てられていた第２ユニット２０に、スケールの堆積が進行する以前に前段側の後次処理を行わせることで、その第２ユニット２０に蓄積する虞がある析出核を、希薄な濃縮水で排除することができる。そのため、高い回収率を設定することもできるし、逆浸透膜モジュールの使用寿命が長くなって、逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２の保守、洗浄等のために運転を停止すること無く、継続的に造水を続けることができる。したがって、以上の逆浸透処理装置１００及び逆浸透処理方法によると、鹹水の逆浸透処理を、スケールの堆積を抑制して高い回収率で行うことが可能である。
【００７５】
次に、本発明の変形例に係る逆浸透処理装置及び逆浸透処理方法について説明する。
【００７６】
図７は、本発明の第１変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す模式図である。
図７に示すように、第１変形例に係る逆浸透処理装置２００は、前記の逆浸透処理装置１００と同様に、第１ユニット１０と、第２ユニット２０と、高圧ポンプＰ１と、被処理水供給管１１と、第１濃縮水排出管１２と、第１透過水排出管１３と、濃縮水供給管２１と、第２濃縮水排出管２２と、第２透過水排出管２３と、濃縮水返送管２４と、供給管バルブＶ１と、排出管バルブＶ２と、返送管出口バルブＶ４１と、返送管入口バルブＶ４２と、を備えている。
【００７７】
第１変形例に係る逆浸透処理装置２００が、前記の逆浸透処理装置１００と異なる点は、透過水流量調整バルブＶ３に代えて、第１ユニット１０が排出した第１透過水のエネルギを回収する第１エネルギ回収装置７１と、第２ユニット２０が排出した第２透過水のエネルギを回収する第２エネルギ回収装置７２と、を備える点である。エネルギ回収装置７１，７２は、具体的には、ＰＸ（Pressure Exchanger）型、ＤＷＥＥＲ（Dual Work Energy Exchanger）型等の圧力交換器や、ターボチャージャー式のエネルギ交換器や、ぺルトン水車等のように圧力、流速等のエネルギを交換可能な装置で構成される。
【００７８】
第１エネルギ回収装置７１は、被処理水供給管１１と第１透過水排出管１３とに接続しており、逆浸透膜モジュールＭ１から排出された第１透過水と被処理水とが供給されるようになっている。第１エネルギ回収装置７１によって、第１透過水排出管１３を通じて排出される第１透過水のエネルギが回収されると、そのエネルギは、被処理水供給管１１を通じて供給される被処理水に与えられ、被処理水が加圧される。
【００７９】
第２エネルギ回収装置７２は、被処理水供給管１１と複数の第２ユニット２０が有する第２透過水排出管２３のそれぞれとに接続しており、逆浸透膜モジュールＭ２から排出された第２透過水と被処理水とが供給されるようになっている。第２エネルギ回収装置７２によって、第２透過水排出管２３を通じて排出される第２透過水のエネルギが回収されると、そのエネルギは、被処理水供給管１１を通じて供給される被処理水に与えられ、被処理水が加圧される。
【００８０】
逆浸透処理装置２００を使用した逆浸透処理では、第１ユニット１０が、エネルギ回収装置７１，７２によって加圧されて供給される被処理水を一次処理し、複数の第２ユニット２０のうち、一部の第２ユニット２０が、濃縮水供給管２１を通じて供給される第１濃縮水を後次処理（二次処理）し、複数の第２ユニット２０のうち、残部の第２ユニット２０が、後次処理をした第２ユニット２０から濃縮水返送管２４を通じて返送される第２濃縮水を更に後次処理（三次処理）する。そして、第１ユニット１０や第２ユニット２０が排出した透過水は、エネルギ回収装置７１，７２に供給されてエネルギが回収される。その後、２段以上の後次処理のうち、最終段の後次処理を行う第２ユニット２０が、複数の第２ユニット２０のうちで入れ替えられて、被処理水の逆浸透処理とエネルギの回収とが続けられる。
【００８１】
以上の逆浸透処理装置２００及び逆浸透処理方法によると、逆浸透処理によって分離された透過水の圧力のエネルギを、被処理水の加圧のために再利用することができる。そのため、逆浸透処理のエネルギ効率が改善し、低い動力コストで継続的に逆浸透処理を行うことができる。なお、エネルギ回収装置７１，７２は、高圧ポンプＰ１と軸機構により機械的に直結し、透過水から回収したエネルギを高圧ポンプＰ１に対して直接的に供給してもよい。また、透過水から回収したエネルギを電力に変換して高圧ポンプＰ１、各種バルブ等に対して供給してもよい。
【００８２】
図８は、本発明の第２変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す模式図である。
図８に示すように、第２変形例に係る逆浸透処理装置３００は、前記の逆浸透処理装置１００と同様に、第１ユニット１０と、第２ユニット２０と、高圧ポンプＰ１と、被処理水供給管１１と、第１濃縮水排出管１２と、第１透過水排出管１３と、濃縮水供給管２１と、第２濃縮水排出管２２と、第２透過水排出管２３と、濃縮水返送管２４と、供給管バルブＶ１と、排出管バルブＶ２と、返送管出口バルブＶ４１と、返送管入口バルブＶ４２と、を備えている。
【００８３】
第２変形例に係る逆浸透処理装置３００が、前記の逆浸透処理装置１００と異なる点は、透過水流量調整バルブＶ３に代えて、濃縮水を加圧して第２ユニット２０に供給する濃縮水ポンプＰ２を備える点である。濃縮水ポンプＰ２は、例えば、吐出量を調整可能なインバータ駆動式のブースターポンプ等である。
【００８４】
濃縮水ポンプＰ２は、複数の第２ユニット２０が有する濃縮水供給管２１のそれぞれに設置されており、複数の第２ユニット２０毎に備えられている。濃縮水供給管２１を通じて供給される第１濃縮水や、濃縮水返送管２４を通じて返送されて再供給される第２濃縮水は、濃縮水ポンプＰ２により浸透圧以上に加圧され、逆浸透膜モジュールＭ２のそれぞれに分流して導入される。
【００８５】
逆浸透処理装置３００を使用した逆浸透処理では、第１ユニット１０が、高圧ポンプＰ１によって加圧されて供給される被処理水を一次処理し、複数の第２ユニット２０のうち、一部の第２ユニット２０が、濃縮水ポンプＰ２によって加圧されて供給される第１濃縮水を後次処理（二次処理）し、複数の第２ユニット２０のうち、残部の第２ユニット２０が、後次処理をした第２ユニット２０から濃縮水返送管２４を通じて返送され、濃縮水ポンプＰ２によって加圧されて再供給される第２濃縮水を更に後次処理（三次処理）する。その後、２段以上の後次処理のうち、最終段の後次処理を行う第２ユニット２０が、複数の第２ユニット２０のうちで入れ替えられて、被処理水の逆浸透処理が続けられる。
【００８６】
高圧ポンプＰ１によって加圧する被処理水の供給圧力は、例えば、逆浸透膜モジュールＭ１の運転圧力を最小限にする観点から、一次処理に必要な圧力以上、且つ、一次処理及び後次処理（二次処理）に必要な圧力以下にすることができる。一方、濃縮水ポンプＰ２によって加圧する濃縮水の供給圧力は、その濃縮水ポンプＰ２が備えられている第２ユニット２０に割り当てられた後次処理毎に変更することができる。例えば、逆浸透膜モジュールＭ２の運転圧力を最小限にする観点から、その逆浸透膜モジュールＭ２による後次処理に必要な圧力以上、且つ、その次段の逆浸透膜モジュールＭ２による後次処理に必要な圧力以下にすることができる。
【００８７】
以上の逆浸透処理装置３００及び逆浸透処理方法によると、第２ユニット２０を構成する逆浸透膜モジュールＭ２の運転圧力を、その第２ユニット２０に割り当てられた後次処理毎に調整することができるので、運転圧力を逆浸透処理に必要な逆浸透圧付近の低い圧力に抑えることができる。そのため、濃縮が進んだ後段側のユニットの導出側のエレメントと、濃縮が進んでいない前段側のユニットの導入側の逆浸透膜エレメントとの圧力差が小さくなり、スケールの堆積や逆浸透膜の汚染が局所的に進行するのが防止される。
【００８８】
以上、本発明について説明したが、本発明は、前記の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、本発明は、必ずしも前記の実施形態や変形例が備える全ての構成を備えるものに限定されない。実施形態や変形例の構成の一部を他の構成に置き換えたり、実施形態や変形例の構成の一部を他の形態に追加したり、実施形態や変形例の構成の一部を省略したりすることができる。
【００８９】
例えば、図１において、第１ユニット１０は、５個の逆浸透膜モジュールＭ１によって構成されているが、第１ユニット１０は、２個以上の任意の数の逆浸透膜モジュールＭ１によって構成することが可能である。また、第２ユニット２０は、３個備えられており、各第２ユニット２０は、２個の逆浸透膜モジュールＭ２によって構成されているが、４個以上の第２ユニット２０を備えることが可能であるし、各第２ユニット２０は、１個以上の任意の数の逆浸透膜モジュールＭ２によって構成することが可能である。
【００９０】
逆浸透処理装置を、任意の数の逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２や、４個以上の第２ユニット２０で構成する場合、第２ユニット２０を構成する逆浸透膜モジュールＭ２の数は、後次処理の割り当てを入れ替え可能とするために、複数の第２ユニット２０同士の間で互いに同じ数とする。また、第１ユニット１０を構成する逆浸透膜モジュールＭ１の数は、同仕様の逆浸透膜モジュールＭ１を使用する場合等には、第２ユニット２０あたり配置される逆浸透膜モジュールＭ２の数よりも多い数とする。
【００９１】
また、逆浸透処理装置を、４個以上の第２ユニット２０で構成する場合、２段目以降の後次処理には、第２ユニット２０を構成する逆浸透膜モジュールＭ２の総数が後段側になるほど小さくなる数の第２ユニット２０が、各段に順次割り当てられる。３個の第２ユニット２０を経由して３段の後次処理をする場合は、例えば、ｎ個の逆浸透膜モジュールＭ２で構成されるｍ個の第２ユニット２０に、前段の後次処理（二次処理）が割り当てられ、ｍ個よりも少ない数の第２ユニット２０に、次段の後次処理（三次処理）が割り当てられ、ｍ個よりも更に少ない数の第２ユニット２０に、最終段の後次処理（四次処理）が割り当てられる。
【００９２】
また、逆浸透処理装置を、４個以上の第２ユニット２０で構成する場合、複数の第２ユニット２０が有する第２濃縮水排出管２２のそれぞれと、複数の第２ユニット２０が有する複数の濃縮水供給管２１とは、複数系列の濃縮水返送管２４と、返送管出口バルブＶ４１と、返送管入口バルブＶ４２と、を介して管路が互いに繋げられる。複数系列の濃縮水返送管２４、返送管出口バルブＶ４１及び返送管入口バルブＶ４２が備えられることにより、第１ユニット１０において分離された第１濃縮水は、３個以上の第２ユニット２０を経由して３段以上の後次処理（四次処理以上）をされることが可能になる。
【００９３】
複数系列の濃縮水返送管２４、返送管出口バルブＶ４１及び返送管入口バルブＶ４２を備える場合、第２濃縮水排出管２２の系列の数は、後次処理の段数をＮ段に設定したとき、Ｎ−１個以上とすればよい。第２ユニット２０毎に少なくともＮ−１個の系列が繋がっていれば、複数段の後次処理の割り当てを相互に入れ替えることができる。このとき、返送管出口バルブＶ４１及び返送管入口バルブＶ４２は、第２ユニット２０毎に、第２濃縮水排出管２２の系列の数を設置すればよく、最終段の後次処理を行う第２ユニット２０に加えて、中間段の後次処理を行う第２ユニット２０を、複数の第２ユニット２０のうちで入れ替えてもよい。
【００９４】
第１ユニット１０を構成する逆浸透膜モジュールＭ１と、第２ユニット２０を構成する逆浸透膜モジュールＭ２とは、互いに同型の圧力容器５０と、同仕様の逆浸透膜エレメント６０とを備えていてもよいし、互いに異なる圧力容器５０や、逆浸透膜エレメント６０を備えていてもよい。逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２が備える逆浸透膜６１としては、逆浸透膜及びナノ濾過膜のいずれであってもよい。
【００９５】
第１ユニット１０を構成する逆浸透膜モジュールＭ１と、第２ユニット２０を構成する逆浸透膜モジュールＭ２とは、圧力容器５０あたりに収容される逆浸透膜エレメント６０の数が、互いに同じ数であってもよいし、互いに異なる数であってもよい。第１ユニット１０を構成する逆浸透膜モジュールＭ１に収容される逆浸透膜エレメント６０の数は、好ましくは１〜４個、より好ましくは２〜３個であるが、特に制限されるものではない。
【００９６】
圧力容器５０あたり収容される逆浸透膜エレメント６０の数を少なくすると、導入側と導出側との圧力差が小さくなるが、逆浸透処理のために多数の逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２を並列化する必要を生じ、設備機器のコストが増大する場合がある。一方、圧力容器５０あたりに収容される逆浸透膜エレメント６０の数を多くすると、多数の逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２を並列化する必要は無くなるが、導入側と導出側との圧力差が大きくなり、逆浸透膜６１の汚染により逆浸透膜モジュールＭ１，Ｍ２の使用寿命が短くなる場合がある。よって、第１ユニット１０を構成する逆浸透膜モジュールＭ１や、第２ユニット２０を構成する逆浸透膜モジュールＭ２に収容する逆浸透膜エレメント６０の数は、逆浸透処理装置の設計や目的に応じて適宜の数にすることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１００，２００，３００  逆浸透処理装置
１０  第１ユニット
１１  被処理水供給管
１２  第１濃縮水排出管
１３  第１透過水排出管
２０  第２ユニット
２１  濃縮水供給管
２２  第２濃縮水排出管（濃縮水排出管）
２３  第２透過水排出管（透過水排出管）
２４  濃縮水返送管
５０  圧力容器
５１  導入ポート
５２  導出ポート
６０  逆浸透膜エレメント
６１  逆浸透膜
６２  膜ユニット
６３  集水配管
６４  透孔
６５  スペーサ
７１  第１エネルギ回収装置
７２  第２エネルギ回収装置
１１０  導入側圧力センサ
１１１  導出側圧力センサ
１１２  濃縮水流量センサ
１１３  透過水流量センサ
１１４  電気伝導度センサ
１１５  差圧センサ
Ｍ１  逆浸透膜モジュール（第１逆浸透膜モジュール）
Ｍ２  逆浸透膜モジュール（第２逆浸透膜モジュール）
Ｐ１  高圧ポンプ
Ｖ１  供給管バルブ
Ｖ２  排出管バルブ
Ｖ３  透過水流量調整バルブ
Ｖ４１  返送管出口バルブ（返送管バルブ）
Ｖ４２  返送管入口バルブ（返送管バルブ）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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