(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ及び硬度成分を含む供給水を精製するための水処理方法であって、
供給水にスケール分散剤を添加する分散剤添加工程と、
スケール分散剤が添加された処理水を第１の逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第１の逆浸透膜分離工程と、
第１の逆浸透膜分離工程の透過水を気体分離膜モジュールで脱気処理する脱気処理工程と、を含み、
逆浸透膜分離工程では、濃縮水のランゲリア指数を０．３以下、かつシリカ濃度を１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下に保って分離操作する、水処理方法。
【請求項２】
脱気処理工程の処理水を、電気脱イオンモジュールで脱イオン処理する脱イオン処理工程を含む、請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
脱気処理工程の処理水を、イオン交換樹脂混床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程を含む、請求項１に記載の水処理方法。
【請求項４】
脱気処理工程の処理水を、陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程を含む、請求項１に記載の水処理方法。
【請求項５】
脱気処理工程の処理水を、更に第２の逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第２の逆浸透膜分離工程を含む、請求項１に記載の水処理方法。
【請求項６】
第２の逆浸透膜分離工程の透過水を、電気脱イオンモジュールで脱イオン処理する脱イオン処理工程を含む、請求項５に記載の水処理方法。
【請求項７】
第２の逆浸透膜分離工程の透過水を、イオン交換樹脂混床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程を含む、請求項５に記載の水処理方法。
【請求項８】
第２の逆浸透膜分離工程の透過水を、陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程を含む、請求項５に記載の水処理方法。
【請求項９】
スケール分散剤は、ポリカルボン酸及びホスホン酸の混合物からなる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項１０】
シリカ及び硬度成分を含む供給水を精製するための水処理システムであって、
供給水にスケール分散剤を添加する分散剤添加装置と、
スケール分散剤が添加された処理水を透過水と濃縮水とに分離する第１の逆浸透膜モジュールと、
前記第１の逆浸透膜分離モジュールで分離した透過水を脱気処理する気体分離膜モジュールと、を含み、
前記第１の逆浸透膜モジュールで分離した濃縮水のランゲリア指数を０．３以下、かつシリカ濃度を１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下に保って分離操作するように構成されている、水処理システム。
【請求項１１】
前記気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を脱イオン処理する、電気脱イオンモジュールを含む、請求項１０に記載の水処理システム。
【請求項１２】
前記気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を脱イオン処理する、イオン交換樹脂混床塔を含む、請求項１０に記載の水処理システム。
【請求項１３】
前記気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を脱イオン処理する、陽イオン交換樹脂単床塔を含む、請求項１０に記載の水処理システム。
【請求項１４】
前記気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を、更に透過水と濃縮水とに分離する第２の逆浸透膜モジュールを含む、請求項１０に記載の水処理システム。
【請求項１５】
前記第２の逆浸透膜モジュールで分離した透過水を脱イオン処理する、電気脱イオンモジュールを含む、請求項１４に記載の水処理システム。
【請求項１６】
前記第２の逆浸透膜モジュールで分離した透過水を脱イオン処理する、イオン交換樹脂混床塔を含む、請求項１４に記載の水処理システム。
【請求項１７】
前記第２の逆浸透膜モジュールで分離した透過水を脱イオン処理する、陽イオン交換樹脂単床塔を含む、請求項１４に記載の水処理システム。
【請求項１８】
前記スケール分散剤は、ポリカルボン酸及びホスホン酸の混合物からなる、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透膜モジュールを用いた水処理方法及び水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜を用いた精製水の製造では、安定した透過水量（造水量）を確保するため、膜の一次側でのファウリングやスケールの発生を防止することが肝要である。スケールには、炭酸カルシウムを主体とするものと、シリカを主体とするものに大別されるが、いずれの発生であっても透過水量の減少を招く。
シリカ系スケールの発生を防止するために、濃縮水のｐＨを６以下、かつシリカ濃度を２００〜３００ｍｇＳｉＯ２／Ｌに保つ方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１８７６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記方法は、ｐＨ調整のために供給水に対して恒常的に酸を添加する必要があるため、造水コストが増加しやすいという問題があった。また、供給水に対して過剰に酸を添加すると、供給水中の炭酸水素イオン及び炭酸イオンが遊離炭酸（溶存炭酸ガス）に変化することがある。この場合、遊離炭酸は、逆浸透膜を透過してしまうため、精製水の純度が低下するという問題があった。
そこで、供給水に酸を添加することなく、または酸の添加量を最小限に止めながら、逆浸透膜でのシリカ系及び炭酸カルシウム系スケールの発生を同時に抑制することのできる精製水製造に対する強い技術的要請がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、供給水に酸を添加することなく、または酸の添加量を最小限に止めながら、逆浸透膜でのシリカ系及び炭酸カルシウム系スケールの発生を同時に抑制することのできる水処理方法及び水処理システム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】
【０００６】
本発明に係る水処理方法は、シリカ及び硬度成分を含む供給水を精製するための水処理方法であって、供給水にスケール分散剤を添加する分散剤添加工程と、スケール分散剤が添加された処理水を第１の逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第１の逆浸透膜分離工程と、第１の逆浸透膜分離工程の透過水を気体分離膜モジュールで脱気処理する脱気処理工程と、を含み、逆浸透膜分離工程では、濃縮水のランゲリア指数を０．３以下、かつシリカ濃度を１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下に保って分離操作することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係る水処理システムは、シリカ及び硬度成分を含む供給水を精製するための水処理システムであって、供給水にスケール分散剤を添加する分散剤添加装置と、スケール分散剤が添加された処理水を透過水と濃縮水とに分離する第１の逆浸透膜モジュールと、前記第１の逆浸透膜モジュールで分離した透過水を脱気処理する気体分離膜モジュールと、を含み、前記第１の逆浸透膜モジュールで分離した濃縮水のランゲリア指数を０．３以下、かつシリカ濃度を１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下に保って分離操作するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の水処理方法及び水処理システムによれば、第１の逆浸透膜モジュールで除去できない遊離炭酸等の溶存ガスを、後段の気体分離膜モジュールで透過水から脱気することにより、気体分離膜（脱気膜）を通って得られる精製水（透過水）の純度が高められ、品質が向上する。
また、供給水にスケール分散剤を添加することにより、前段の第１の逆浸透膜モジュールで膜分離処理される際における、炭酸カルシウム系スケールの膜面付着を抑制し、高い水回収率（例えば、７０％以上）を達成することができる。
また、濃縮水のランゲリア指数を０．３以下、かつシリカ濃度を１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下に保って、第１の逆浸透膜モジュールで分離操作するので、濃縮水のシリカ濃度が溶解度を超えたとしても、シリカ系スケールのＲＯ膜へ析出を抑制できる。
したがって、供給水に酸を添加することなく、または酸の添加量を最小限に止めながら、逆浸透膜でのシリカ系及び炭酸カルシウム系スケールの発生を同時に抑制することができる。この結果、精製水の純度を損なうことなく、所期の造水量を確保することができる。
【０００９】
また、本発明に係る水処理方法において、脱気処理工程の処理水を、電気脱イオンモジュールで脱イオン処理する脱イオン処理工程を含むこととしてもよい。
また、本発明に係る水処理システムにおいて、前記気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を脱イオン処理する、電気脱イオンモジュールを含むこととしてもよい。
【００１０】
この場合、気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を、脱イオン処理してより高純度な精製水である脱イオン水とすることができ、精製水の品質が向上する。
また、電気脱イオンモジュールは、脱イオン性能を維持するための所謂再生が不要であるので、取り扱い性に優れ、かつランニングコストが廉価である。
【００１１】
また、本発明に係る水処理方法において、脱気処理工程の処理水を、イオン交換樹脂混床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程を含むこととしてもよい。
また、本発明に係る水処理システムにおいて、前記気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を脱イオン処理する、イオン交換樹脂混床塔を含むこととしてもよい。
【００１２】
この場合、気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を、脱イオン処理してより高純度な精製水である脱イオン水とすることができ、精製水の品質が向上する。
そして、本発明によれば、第１の逆浸透膜モジュールから送出された透過水中に、塩構成カチオンのみならず、負荷電性のＲＯ膜を透過しやすい塩構成アニオンが残留したとしても、イオン交換樹脂混床塔でこれらの残留イオンを精度よく脱イオン処理して、脱イオン水の純度が十分に高められる。
【００１３】
また、本発明に係る水処理方法において、前記気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を、陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程を含むこととしてもよい。
また、本発明に係る水処理システムにおいて、前記気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を脱イオン処理する、陽イオン交換樹脂単床塔を含むこととしてもよい。
【００１４】
この場合、気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を、脱イオン処理してより高純度な精製水である脱イオン水とすることができ、精製水の品質が向上する。
詳しくは、第１の逆浸透膜モジュールにおけるＲＯ膜のスキン層が負荷電性である場合、当該ＲＯ膜で分離操作された透過水は、塩構成アニオンの残留割合が少なく、塩構成カチオンの残留割合が多い。従って、陽イオン交換樹脂単床塔で、残留割合の多い塩構成カチオンを脱イオン処理することにより、精製水中における残留イオンが精度よく除去されて、純度の高い脱イオン水が製造可能となっている。
また、陽イオン交換樹脂単床塔は、イニシャルコストが廉価であるから、脱イオン水の品質を十分に確保しつつも、設備費用を削減できる。
【００１５】
また、本発明に係る水処理方法において、前記気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を、更に第２の逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離する第２の逆浸透膜分離工程を含むこととしてもよい。
また、本発明に係る水処理システムにおいて、前記気体分離膜モジュールで脱気処理した処理水を更に透過水と濃縮水とに分離する、第２の逆浸透膜モジュールを含むこととしてもよい。
【００１６】
この場合、第１の逆浸透膜モジュールで除去しきれなかった透過水中の残留イオンを、第２の逆浸透膜モジュールで精度よく除去するので、より高純度な精製水を製造可能である。
【００１７】
また、本発明に係る水処理方法において、第２の逆浸透膜分離工程の透過水を、電気脱イオンモジュールで脱イオン処理する脱イオン処理工程を含むこととしてもよい。
また、本発明に係る水処理システムにおいて、前記第２の逆浸透膜モジュールで分離した透過水を脱イオン処理する、電気脱イオンモジュールを含むこととしてもよい。
【００１８】
この場合、第２の逆浸透膜モジュールの透過水を、脱イオン処理してさらに高純度な精製水である脱イオン水とすることができ、精製水の品質が向上する。
また、電気脱イオンモジュールは、脱イオン性能を維持するための所謂再生が不要であるので、取り扱い性に優れ、かつランニングコストが廉価である。
【００１９】
また、本発明に係る水処理方法において、第２の逆浸透膜分離工程の透過水を、イオン交換樹脂混床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程を含むこととしてもよい。
また、本発明に係る水処理システムにおいて、前記第２の逆浸透膜モジュールで分離した透過水を脱イオン処理する、イオン交換樹脂混床塔を含むこととしてもよい。
【００２０】
この場合、第２の逆浸透膜モジュールの透過水を、脱イオン処理してさらに高純度な精製水である脱イオン水とすることができ、精製水の品質が向上する。
そして、本発明によれば、第２の逆浸透膜モジュールから送出された透過水中に、塩構成カチオンのみならず、負荷電性のＲＯ膜を透過した塩構成アニオンが残留したとしても、イオン交換樹脂混床塔でこれらの残留イオンを精度よく脱イオン処理して、脱イオン水の純度が十分に高められる。
【００２１】
また、本発明に係る水処理方法において、第１の逆浸透膜分離工程の透過水を、陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程を含むこととしてもよい。
また、本発明に係る水処理システムにおいて、前記第１の逆浸透膜モジュールの透過水を脱イオン処理する、陽イオン交換樹脂単床塔を含むこととしてもよい。
【００２２】
この場合、第２の逆浸透膜モジュールの透過水を、脱イオン処理してさらに高純度な精製水である脱イオン水とすることができ、精製水の品質が向上する。
詳しくは、第２の逆浸透膜モジュールにおけるＲＯ膜のスキン層が負荷電性である場合、当該ＲＯ膜で分離操作された透過水は、塩構成アニオンの残留割合が少なく、塩構成カチオンの残留割合が多い。従って、陽イオン交換樹脂単床塔で、残留割合の多い塩構成カチオンを脱イオン処理することにより、精製水中における残留イオンが精度よく除去されて、純度の高い脱イオン水が製造可能となっている。
また、陽イオン交換樹脂単床塔は、イニシャルコストが廉価であるから、脱イオン水の品質を十分に確保しつつも、設備費用を削減できる。
【００２３】
また、本発明に係る水処理方法において、スケール分散剤は、ポリカルボン酸及びホスホン酸の混合物からなることとしてもよい。
また、本発明に係る水処理システムにおいて、前記スケール分散剤は、ポリカルボン酸及びホスホン酸の混合物からなることとしてもよい。
【００２４】
ポリカルボン酸及びホスホン酸の混合物からなるスケール分散剤を用いることにより、炭酸カルシウム系スケールのＲＯ膜面への付着を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の水処理方法及び水処理システムによれば、供給水に酸を添加することなく、または酸の添加量を最小限に止めながら、逆浸透膜でのシリカ系及び炭酸カルシウム系スケールの発生を同時に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水処理システムの概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の水処理システムの構成を詳細に示す図である。
【図３】第１実施形態に係るランゲリア指数監視装置の構成を説明する図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る水処理システムの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第３（第４）実施形態に係る水処理システムの概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る水処理システムの概略構成を示す図である。
【図７】第５実施形態の水処理システムの構成を詳細に示す図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る水処理システムの概略構成を示す図である。
【図９】本発明の第７（第８）実施形態に係る水処理システムの概略構成を示す図である。
【図１０】水処理システムの参考例の構成を説明する図である。
【図１１】図１０の水処理システムに関する参考データを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１実施形態）
以下、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る水処理システム１及び水処理方法について説明する。
図１は、第１実施形態の水処理システム１におけるフローの概略構成を示す図であり、図２及び図３は、第１実施形態の水処理システム１の構成を詳細に説明する図である。
【００２８】
本実施形態の水処理システム１は、図１に示されるように、供給水Ｗ１を透過水Ｗ２と濃縮水Ｗ３とに分離する第１の逆浸透膜モジュール２と、第１の逆浸透膜モジュール２の透過水Ｗ２を脱気処理する気体分離膜モジュール３と、を含んでいる。また、水処理システム１は、供給水Ｗ１にｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加装置４と、供給水Ｗ１にスケール分散剤を添加する分散剤添加装置１２と、を含んでいる。
【００２９】
この水処理システム１で精製される原水（供給水Ｗ１）は、シリカ及び硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）を夾雑成分として含むものである。シリカは、本願においては、ＪＩＳ  Ｋ０１０１：１９９８「工業用水試験法」の「４４．シリカ（ＳｉＯ２）」で規定された全シリカを意味する。
原水としては、例えば、工業用水、水道水、地下水（浅井戸水、深井戸水、湧水又は伏流水等）および地表水（河川水又は湖水等）等の淡水、若しくは工場排水又はこれらの任意の組み合わせによる混合水を処理対象とすることができる。
【００３０】
また、水処理システム１は、図２に示すように、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を監視するランゲリア指数監視装置３０と、濃縮水Ｗ３のシリカ濃度を監視するシリカ濃度監視装置４０と、第１の逆浸透膜モジュール２の回収率を調整する回収率調整手段である濃縮水排水バルブ１５と、を含んでいる。
【００３１】
第１の逆浸透膜モジュール２は、特に制限はないが、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」ともいう）を有しているものが好ましい。また、当該逆浸透膜は、濃度５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７．０、温度２５℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力０．７ＭＰａ、回収率１５％で供給したときの水透過係数が１．３×１０−１１ｍ３・ｍ−２・ｓ−１・Ｐａ−１以上、かつ、塩除去率が９９％以上であるものが好ましい。このような逆浸透膜には、細孔がルーズな（水透過係数がより大きな）ナノ濾過膜も含まれる。
【００３２】
ここで、操作圧力とは、ＪＩＳ  Ｋ３８０２−１９９５「膜用語」で定義される平均操作圧力である。操作圧力は、逆浸透膜モジュールの一次側の入口圧力と一次側の出口圧力との平均値を指す。
回収率とは、逆浸透膜モジュールへ供給される水（ここでは塩化ナトリウム水溶液）の流量（Ａ）に対する透過水の流量（Ｂ）の割合（％）（すなわち、Ｂ／Ａ×１００）をいう。尚、上記の「回収率１５％」とは、あくまでＲＯ膜を規定するための一例（基準）として用いられる値であり、後述する第１の逆浸透膜モジュール２（第１逆浸透膜装置１１）を運転する際の「回収率（水回収率）」とは異なる。
水透過係数は、透過水量［ｍ３／ｓ］を膜面積［ｍ２］及び有効圧力［Ｐａ］で除した値であり、逆浸透膜での水の透過性能を示す指標である。すなわち、水透過係数は、単位有効圧力を作用させたときに単位時間に膜の単位面積を透過する水の量を意味する。有効圧力は、ＪＩＳ  Ｋ３８０２−１９９５「膜用語」で定義され、操作圧力（平均操作圧力）から浸透圧差及び二次側圧力を差し引いた圧力である。
塩除去率は、膜を透過する前後の特定の塩類の濃度（ここでは塩化ナトリウム濃度）から計算される値であり、逆浸透膜での溶質の阻止性能を示す指標である。塩除去率は、逆浸透膜モジュールの入口濃度（Ｃ１）および透過水の濃度（Ｃ２）から、（１−Ｃ２／Ｃ１）×１００により求められる。
【００３３】
上述のような水透過係数及び塩除去率の条件を満たす逆浸透膜は、ＲＯ膜エレメントとして市販されている。ＲＯ膜エレメントとしては、例えば、東レ社製：型式名「ＴＭＧ２０−４００」、ウンジン・ケミカル社製：型式名「ＲＥ８０４０−ＢＬＦ」、日東電工社製「ＥＳＰＡ１」等を用いることができる。
【００３４】
第１の逆浸透膜モジュール２は、単一又は複数のＲＯ膜エレメントを備えており、該ＲＯ膜エレメントにより供給水Ｗ１を膜分離処理して、純度の高い精製水である透過水Ｗ２を製造するとともに、供給水Ｗ１の夾雑成分濃度が高まった濃縮水Ｗ３を製造する。ＲＯ膜エレメントの形状は、特に限定されず、例えばスパイラルエレメントの他、管形エレメント、中空糸エレメント、平板エレメント及びプリーツ形エレメントのいずれを用いてもよい。
【００３５】
また、第１の逆浸透膜モジュール２には、ＲＯ膜の一次側に連通して配設され、供給水Ｗ１を該ＲＯ膜に供給する通水ライン５と、ＲＯ膜により供給水Ｗ１が濃縮されてなる濃縮水Ｗ３を系外へ排出する排水ライン６と、ＲＯ膜の二次側に連通して配設され、供給水Ｗ１が該ＲＯ膜を透過することにより濃縮水Ｗ３とは分離された純度の高い透過水Ｗ２を、次工程へ送出する通水ライン７と、が接続されている。
尚、本明細書でいう「ライン」とは、流路、経路、管路（配管）等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【００３６】
第１の逆浸透膜モジュール２の上流側には、加圧ポンプ１０が設けられている。加圧ポンプ１０は、通水ライン５における下流側の端部近傍に設けられており、供給水Ｗ１を加圧して、第１の逆浸透膜モジュール２に送出するように構成されている。
このように、水処理システム１には、加圧ポンプ１０と、その下流側の第１の逆浸透膜モジュール２とを含む第１逆浸透膜装置１１が設けられている。
【００３７】
特に図示しないが、水処理システム１は、通水ライン７に設けられ、第１の逆浸透膜モジュール２から送出される透過水Ｗ２の流量を検出する流量センサと、加圧ポンプ１０の回転数を出力周波数に応じて可変させるインバータと、流量センサからの流量検知信号に基づいて、インバータヘ指令信号を出力する流量制御部とを備えることが好ましい。この構成によれば、流量センサにより検出される透過水Ｗ２の流量に基づくフィードバック制御により、透過水Ｗ２の流量を一定に維持するように制御を行うことができる。また、水温の変動などで処理流量が変化するような場合であっても、加圧ポンプの回転数が流量制御部により自動的に調整されて、透過水Ｗ２の流量を一定に制御できる。
【００３８】
通水ライン５には、図２に示すように、上流側から順に、ｐＨ調整剤添加装置４及び分散剤添加装置１２が接続されている。
ｐＨ調整剤添加装置４は、第１の逆浸透膜モジュール２へ向けて流れる供給水Ｗ１に、ｐＨ調整剤を添加する装置である。このｐＨ調整剤添加装置４は、ｐＨ調整剤である所定の酸性薬剤（例えば塩酸や硫酸）を、通水ライン５を流通する供給水Ｗ１に添加するように構成されている。
【００３９】
分散剤添加装置１２は、第１の逆浸透膜モジュール２へ向けて流れる供給水Ｗ１に、スケール分散剤を添加する装置である。この分散剤添加装置１２は、スケール分散剤を、通水ライン５を流通する供給水Ｗ１に添加するように構成されている。分散剤添加装置１２は、供給水Ｗ１に対してスケール分散剤を添加することにより、第１の逆浸透膜モジュール２における濃縮水Ｗ３中での炭酸カルシウム系スケールの析出（特にＲＯ膜への析出）を抑制する。
【００４０】
スケール分散剤の種類は、水溶性であれば特に限定されないが、好ましいものとしては、ポリカルボン酸及びホスホン酸の混合物を挙げることができる。ポリカルボン酸及びホスホン酸の混合物からなるスケール分散剤は、例えばＢＷＡ  ＷＡＴＥＲ  ＡＤＤＩＴＩＶＥＳ社から商品名「フロコン２６０」（フロコン：登録商標）として市販されている。この商品は、前記混合物の３３〜３７重量％水溶液である。そして、この水溶液を供給水Ｗ１に対して１〜５ｍｇ／Ｌ程度添加することにより、炭酸カルシウム系スケールのＲＯ膜面への付着を効果的に抑制することができる。
【００４１】
尚、本実施形態のように、酸性薬剤（ｐＨ調整剤）とスケール分散剤を併用する場合には、酸型のスケール分散剤を使用すると、酸性薬剤の使用量を抑制することができる。酸型のスケール分散剤としては、前述のもの以外に、例えばポリスルホン酸等を用いることができる。
【００４２】
気体分離膜モジュール３は、液体を透過させずに、溶存ガス（気体）Ｇを透過させる性質の気体分離膜を備えている。この気体分離膜は、例えば表面にスキン層を有する中空糸膜を複数備え、これら中空糸膜の管外を流通する透過水Ｗ２から、真空（減圧）状態とされた管内へと炭酸ガス、酸素ガス等の溶存ガスＧを脱気するように構成されている。このような気体分離膜モジュールとしては、例えば中空糸膜がＰＭＰ（ポリメチルペンテン）からなる外部灌流式（外圧型）の脱炭酸膜（脱気膜）モジュールを用いることができる。市販の気体分離膜モジュールとしては、例えば、ＤＩＣ社製：製品名「ＳＥＰＡＲＥＬ  ＥＦ−００２Ａ−Ｐ」，「ＳＥＰＡＲＥＬ  ＥＦ−０４０Ｐ」等が挙げられる。
【００４３】
また、気体分離膜モジュール３には、気体分離膜の上流側に配設され、透過水Ｗ２を該気体分離膜に供給する通水ライン７と、真空ポンプ等の減圧手段（不図示）に連結され、気体分離膜により透過水Ｗ２から分離した溶存ガスＧを排出する通気ライン８と、気体分離膜の下流側に配設され、透過水Ｗ２から溶存ガスＧが分離された処理水Ｗ４を次工程へ送出する通水ライン９と、が接続されている。
【００４４】
さて、上述の排水ライン６には、第１の逆浸透膜モジュール２の回収率を変更可能な回収率調整手段としての濃縮水排水バルブ１５が設けられている。
上述したように、第１の逆浸透膜モジュール２の回収率は、下記式（１）により求められる。
回収率[％]＝透過水流量／（透過水流量＋排水流量）×１００＝透過水流量／（給水流量）×１００・・・（１）
本実施形態においては、回収率の式（１）における排水流量は、濃縮水Ｗ３の流量に相当する。給水流量は、供給水Ｗ１の流量に相当する。給水流量は、透過水流量が一定の場合、回収率から求めることもできる。尚、給水流量は、通水ライン５に流量センサ（不図示）を設けて計測してもよい。
【００４５】
第１逆浸透膜装置１１は、このような回収率を所定範囲に設定して運転される。濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が溶解度を超えるとＲＯ膜面にシリカが析出しやすいため、回収率は、シリカが析出しない範囲で設定される。本実施形態では、第１の逆浸透膜モジュール２の回収率は、濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下となるように設定される。
【００４６】
濃縮水排水バルブ１５は、排水ライン６を開閉することにより第１逆浸透膜装置１１の回収率を調整する。詳しくは、透過水Ｗ２流量が一定の条件の下、濃縮水排水バルブ１５は、濃縮水Ｗ３が排出される流量を調整することにより、第１逆浸透膜装置１１の回収率を調整する。濃縮水排水バルブ１５の開度が大きい場合には、濃縮水Ｗ３が排出される流量が多いため、回収率は低くなる。濃縮水排水バルブ１５の開度が小さい場合には、濃縮水Ｗ３が排出される流量が少ないため、回収率は高くなる。
【００４７】
濃縮水排水バルブ１５は、例えば比例制御弁からなり、後述するシリカ濃度監視装置４０の制御により、排水流量を無段階に調整するように構成されている。尚、濃縮水排水バルブ１５は、排水ライン６に並列配置した複数個の電磁弁等の開閉弁により排水流量を段階的に調整するように構成することもできる。
【００４８】
尚、図示を省略するが、上述した通水ライン５、７、９等には、各通水ライン内を流通する水を送出するポンプや、流路を開閉するバルブ等が適宜設けられている。これらのポンプやバルブ等は、図示しない制御装置によって制御される。
【００４９】
ランゲリア指数監視装置３０は、濃縮水Ｗ３を監視する装置であり、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を算出するとともに、算出されたランゲリア指数に基づいてｐＨ調整剤添加装置４を制御する。
図３に示されるように、ランゲリア指数監視装置３０は、水質検出手段としての水質検出装置２０と、ランゲリア指数制御部３１と、ランゲリア指数記憶部３５とを備えている。ランゲリア指数制御部３１は、ｐＨ調整剤添加装置４と電気的に接続される。
【００５０】
水質検出装置２０は、濃縮水Ｗ３の水質を検出する。水質検出装置２０は、ランゲリア指数を算出する際に用いられる水質に関する情報を検出する。水質検出装置２０により検出された水質の検出値の情報は、後述するランゲリア指数制御部３１に出力される。
【００５１】
水質検出装置２０は、図２に示すように、サンプリングライン６ａを介して排水ライン６に接続されている。図３において、水質検出装置２０は、ｐＨ値センサ２１と、温度センサ２２と、電気伝導率センサ２３と、カルシウム硬度センサ２４と、総アルカリ度センサ２５とを有する。
【００５２】
ｐＨ値センサ２１、温度センサ２２、電気伝導率センサ２３、カルシウム硬度センサ２４、総アルカリ度センサ２５それぞれにより検出される検出値は、ランゲリア指数監視装置３０の後述するランゲリア指数算出部３２がランゲリア指数を算出する際に用いられる。
【００５３】
ｐＨ値センサ２１は、排水ライン６を流通する濃縮水Ｗ３のｐＨ値を検出するセンサである。温度センサ２２は、排水ライン６を流通する濃縮水Ｗ３の水温を検出するセンサである。電気伝導率センサ２３は、排水ライン６を流通する濃縮水Ｗ３の電気伝導率を検出するセンサである。
【００５４】
カルシウム硬度センサ２４は、排水ライン６を流通する濃縮水Ｗ３のカルシウム硬度を検出するセンサである。カルシウム硬度センサ２４としては、例えば、２−ヒドロキシ−１−（２’−ヒドロキシ−４’−スルホ−１’−ナフチルアゾ）−３−ナフトエ酸（略称：ＨＳＮＮ）を含む試薬を添加したときの発色により、カルシウム硬度を検出する比色式センサが用いられる。比色式センサは、所定量の試料水を収容した透明容器へ試薬を添加し、カルシウムイオンとＨＳＮＮとの反応による試料水の色相変化を、特定波長の光を照射したときの吸光度から測定する。そして、比色式センサは、測定された吸光度に基づいて、試料水中のカルシウム硬度を測定（検出）する。
【００５５】
総アルカリ度センサ２５は、排水ライン６を流通する濃縮水Ｗ３の総アルカリ度を検出するセンサである。総アルカリ度とは、水中に含まれる炭酸水素塩、炭酸塩、水酸化物等のアルカリ成分の量を炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の量に換算して表わしたものであり、ＪＩＳ規格では、酸消費量（ｐＨ４．８）と称される。総アルカリ度センサ２５としては、例えば、メチルオレンジを含む試薬を添加したときの発色により、総アルカリ度を検出する比色式センサが用いられる。比色式センサは、所定量の試料水を収容した透明容器へ試薬を添加し、アルカリ成分とメチルオレンジの反応による試料水の発色度合を、特定波長の光を照射したときの吸光度から測定する。そして、比色式センサは、測定された吸光度に基づいて、試料水中の総アルカリ度を測定（検出）する。
【００５６】
ランゲリア指数監視装置３０は、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数（Ｌａｎｇｅｌｉａｒ  Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｅｘ；以下「ＬＳＩ」ともいう）を算出するとともに、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数の値を所定範囲に維持するように制御する。ランゲリア指数は、主に、水系における水の腐食傾向およびスケール傾向を評価する指標として用いられる。ランゲリア指数（ＬＳＩ）は、下記（２）式により求められる。
ＬＳＩ＝ｐＨ−ｐＨｓ・・・（２）
ここで、ｐＨは、水の実際のｐＨ値である。また、ｐＨｓは、水中に炭酸カルシウムが溶解も析出もしない平衡状態にあるときの理論上のｐＨ値である。
【００５７】
ｐＨｓは、下記（３）式により求められる。
ｐＨｓ＝９．３＋Ａ値＋Ｂ値−Ｃ値−Ｄ値・・・（３）
ここで、Ａ値は、蒸発残留物濃度により定まる補正値である。蒸発残留物濃度は、電気伝導率と相関があるため、所定の換算式を用いて電気伝導率から蒸発残留物濃度を求めることができる。Ｂ値は、水温により定まる補正値である。Ｃ値は、カルシウム硬度により定まる補正値である。Ｄ値は、総アルカリ度により定まる補正値である。Ａ〜Ｄ値は、前述の水質検出装置２０の検出値から関係式を用いて、或いは数値テーブルを参照して求めることができる。
【００５８】
一般に、ランゲリア指数は、正（プラス）の値で絶対値が大きいほど、炭酸カルシウムが析出しやすいことを示す。また、ランゲリア指数は、負（マイナス）の値で絶対値が小さいほど、炭酸カルシウムが析出しにくいことを示す。また、ランゲリア指数が０（ゼロ）の場合には、炭酸カルシウムが析出も溶解もしない平衡状態にある。このことから、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０未満の場合は、ＲＯ膜面に炭酸カルシウム系スケールが生成しにくい状態にあり、逆に、０を超える場合は、ＲＯ膜面に炭酸カルシウム系スケールが生成しやすいことになる。
【００５９】
ところで、本発明の発明者らは、ランゲリア指数が、炭酸カルシウムの析出についての指標としてだけではなく、シリカの析出についての指標となることを見出した。すなわち、実験等によって、ランゲリア指数を所定範囲に調整した場合に、炭酸カルシウムの析出を抑制することができることと同様に、シリカの析出も抑制することができるという知見を得るに至った。
具体的には、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を０．３以下の範囲に維持しながら第１逆浸透膜装置１１により膜分離処理をすることで、濃縮水Ｗ３における炭酸カルシウム系スケールの析出を抑制することができ、かつ、シリカ系スケールの析出を抑制することができる。
【００６０】
上記（２）式から明らかなように、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数は、濃縮水Ｗ３のｐＨの低下とともに小さくなり、ｐＨの上昇とともに大きくなる。従って、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数は、濃縮水Ｗ３のｐＨを調整することで制御可能である。
具体的には、例えば、ｐＨ調整剤添加装置４を用いて、第１逆浸透膜装置１１に供給される供給水Ｗ１に所定の酸性薬剤（ｐＨ調整剤）を添加することにより、濃縮水Ｗ３のｐＨ値を低くすることができる。
【００６１】
ランゲリア指数制御部３１は、ランゲリア指数を算出する算出手段としてのランゲリア指数算出部３２と、ランゲリア指数判定部３３と、ｐＨ調整剤添加装置４を制御する制御手段としてのｐＨ調整剤制御部３４とを有する。
ランゲリア指数記憶部３５は、ランゲリア指数に関する所定のパラメータや各種テーブル等を記憶する。ランゲリア指数記憶部３５に記憶される情報は、ランゲリア指数制御部３１により参照される。
【００６２】
ランゲリア指数算出部３２は、ランゲリア指数記憶部３５に記憶された補正テーブル３５ａ（後述）を参照して、水質検出装置２０（ｐＨ値センサ２１、温度センサ２２、電気伝導率センサ２３、カルシウム硬度センサ２４、総アルカリ度センサ２５）により検出された検出値を、ランゲリア指数を算出するための情報に補正又は換算する。ランゲリア指数算出部３２は、当該ランゲリア指数算出部３２により補正された情報及びランゲリア指数の算出式（２）に基づいて、ランゲリア指数を算出する。
【００６３】
ランゲリア指数判定部３３は、ランゲリア指数算出部３２により算出されたランゲリア指数の情報に基づいて、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０．３以下であるか否かについて判定する。
【００６４】
ｐＨ調整剤制御部３４は、ランゲリア指数判定部３３の判定結果に基づいて、ランゲリア指数算出部３２により算出された濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０．３以下の範囲に維持されるように、ｐＨ調整剤添加装置４を制御する。
【００６５】
ランゲリア指数記憶部３５は、ランゲリア指数に関する所定のパラメータや各種テーブル等を記憶する。具体的には、ランゲリア指数記憶部３５には、ｐＨ調整剤制御部３４により制御されるｐＨ調整剤添加装置４のｐＨ調整剤の添加量の情報などが記憶されている。
【００６６】
また、ランゲリア指数記憶部３５は、補正テーブル３５ａを有する。補正テーブル３５ａには、水質検出装置２０（ｐＨ値センサ２１、温度センサ２２、電気伝導率センサ２３、カルシウム硬度センサ２４、総アルカリ度センサ２５）より検出された検出値をランゲリア指数算出部３２がランゲリア指数を算出する際に用いるＡ〜Ｄ値に補正するためのテーブルが記憶されている。
【００６７】
シリカ濃度監視装置４０は、濃縮水Ｗ３のシリカの濃度を監視する装置であり、検出されたシリカ濃度に基づいて、濃縮水排水バルブ１５を制御する。
図２に示されるように、シリカ濃度監視装置４０は、シリカ濃度センサ２６と、シリカ濃度制御部４１とを備えている。シリカ濃度制御部４１は、濃縮水排水バルブ１５と電気的に接続される。
【００６８】
シリカ濃度センサ２６は、排水ライン８を流通する濃縮水Ｗ３のシリカ濃度を検出するセンサである。シリカ濃度センサ２６は、排水ライン６において濃縮水排水バルブ１５よりも上流側に位置する部位に接続されている。詳しくは、この排水ライン６には、濃縮水排水バルブ１５の上流側においてサンプリングライン６ａが設けられており、シリカ濃度センサ２６は、該サンプリングライン６ａを介して排水ライン６に接続されている。
【００６９】
シリカ濃度センサ２６としては、例えば、七モリブデン酸六アンモニウムを含む試薬を添加したときの発色により、濃度を検出する比色式センサが用いられる。比色式センサは、所定量の試料水を収容した透明容器へ試薬を添加し、シリカと七モリブデン酸六アンモニウムとの反応による試料水の発色度合を、特定波長の光を照射したときの吸光度から測定する。比色式センサは、測定された吸光度に基づいて、試料水中のシリカ濃度を測定（検出）するように構成されている。
【００７０】
シリカ濃度制御部４１は、シリカ濃度判定部４２と、濃縮水排水バルブ１５を制御する制御手段としての回収率調整制御部４３とを有する。
【００７１】
シリカ濃度判定部４２は、シリカ濃度センサ２６の検出値に基づいて、濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下であるか否かについて判定する。
【００７２】
回収率調整制御部４３は、シリカ濃度判定部４２の判定結果に基づいて、シリカ濃度センサ２６で検出された濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下に維持されるように、濃縮水排水バルブ１５の開度を制御する。
具体的には、回収率調整制御部４３は、濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌを超えた場合には、濃縮水排水バルブ１５の開度を増加し、回収率を減少させるように制御する。逆に、濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ未満の場合には、シリカ濃度が１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌを超えない範囲で、回収率を最大限まで増加させるように制御する。
【００７３】
ところで、上述したように濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が溶解度を超えると、シリカがＲＯ膜の膜面に析出して第１逆浸透膜装置１１の運転の障害となる可能性がある。シリカの溶解度は、濃縮水Ｗ３のｐＨ値や水温の条件により異なるが、一般的には、所定の関数式により算出される。例えば、シリカの溶解度の代表値は、ｐＨ値が７で水温２５℃の場合、１２８ｍｇＳｉＯ２／Ｌである。
【００７４】
しかしながら、本発明は、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を０．３以下、かつ、シリカ濃度を１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下に維持するように運転する。そのため、濃縮水Ｗ３中のシリカ濃度がシリカの溶解度を超えた場合（例えば、シリカ濃度が１２８ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下の範囲）であっても、ＲＯ膜の膜面にシリカが析出することを抑制し、透過水Ｗ２の流量を長期間に亘って安定に維持することができる水処理システム１を実現する。
【００７５】
次に、第１実施形態の水処理システム１の動作、すなわち水処理方法について、図１及び図２を参照して説明する。
水処理システム１が運転され、ポンプ（図示せず）が起動されると、下記のように水処理が行われ、精製水が製造される。
【００７６】
（ｐＨ調整剤添加工程）
まず、通水ライン５を流通する供給水Ｗ１に対して、ｐＨ調整剤添加装置４により酸性薬剤（例えば、塩酸や硫酸）が添加される。供給水Ｗ１には、例えば軟水化装置等による軟水化処理が施されておらず、当該供給水Ｗ１は、シリカ（全シリカ）及び硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）を夾雑成分として含むものである。ここで、ｐＨ調整剤添加装置４から供給水Ｗ１に添加される酸性薬剤の添加量は、ランゲリア指数監視装置３０により、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０．３以下になるように制御される。ただし、酸性薬剤の添加量が所定値を超えると、供給水Ｗ１中の炭酸水素イオン及び炭酸イオンが炭酸ガス化しやすくなり、第１の逆浸透膜分離工程で製造される透過水Ｗ２中に遊離炭酸が残留するようになるので、酸性薬剤の添加量は、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０以上になるように制御されることが好ましい。
尚、供給水Ｗ１に酸性薬剤を添加することなく、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を０．３以下に制御可能な場合には、このｐＨ調整剤添加工程は削除しても構わない。
【００７７】
（分散剤添加工程）
また、通水ライン５を流通する原水である供給水Ｗ１に対して、分散剤添加装置１２によりスケール分散剤（例えば、ポリカルボン酸及びホスホン酸の混合物）が添加される。ここで、分散剤添加装置１２から供給水Ｗ１に添加されるスケール分散剤の添加量は、前記混合物の３３〜３７重量％水溶液を、供給水Ｗ１に対して１〜５ｍｇ／Ｌ程度である。
尚、分散剤添加工程は、ｐＨ調整剤添加工程よりも前に行うこともできる。
【００７８】
（第１の逆浸透膜分離工程）
ｐＨ調整剤添加工程及び分散剤添加工程を経た供給水Ｗ１は、通水ライン５から第１逆浸透膜装置１１に流通され、精製される。すなわち、第１逆浸透膜装置１１は、供給水Ｗ１を、第１の逆浸透膜モジュール２で透過水Ｗ２と濃縮水Ｗ３とに分離する。
第１の逆浸透膜モジュール２では、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を０．３以下、かつ、シリカ濃度を１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下に保って分離操作する。これにより、溶存塩類等の夾雑成分が除去された精製水である透過水Ｗ２を得ることができる。
【００７９】
第１逆浸透膜装置１１により製造された透過水Ｗ２は、通水ライン７へ流入する。一方、第１逆浸透膜装置１１で製造された濃縮水Ｗ３は、濃縮水排水バルブ１５を適宜開閉することにより、排水ライン６を通って水処理システム１の系外へ排水される。
【００８０】
（脱気処理工程）
第１逆浸透膜装置１１により製造された透過水Ｗ２は、通水ライン７を通って気体分離膜モジュール３に供給される。透過水Ｗ２が、気体分離膜モジュール３を流通することにより、当該透過水Ｗ２中の炭酸ガス等の溶存ガスＧが脱気処理される。このように、透過水Ｗ２から溶存ガスＧが脱気された処理水Ｗ４は、通水ライン９を通って需要箇所へ供給される。
【００８１】
尚、前述した水処理方法においては、下記の動作が行われている。
第１実施形態の水処理システム１においては、透過水Ｗ２の流量は、前述した流量制御部により一定に維持されている。すなわち、流量制御部は、通水ライン７に設けられた流量センサからの流量検知信号をフィードバックしながら、インバータにより加圧ポンプ１０の回転数を制御し、透過水Ｗ２の流量が予め設定された目標値になるように制御している（定流量制御）。
【００８２】
そして、水処理システム１は、定流量制御を実行しながら、ｐＨ調整剤添加装置４を制御して、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を０．３以下の範囲に維持するとともに、濃縮水排水バルブ１５の開度を制御して、濃縮水Ｗ３のシリカ濃度を１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下の範囲に維持するように運転される。
【００８３】
濃縮水Ｗ３のランゲリア指数の調節について具体的に説明する。水質検出装置２０は、排水ライン６を流通する濃縮水Ｗ３の水質を検出する。水質検出装置２０は、ｐＨ値センサ２１と、温度センサ２２と、電気伝導率センサ２３と、カルシウム硬度センサ２４と、総アルカリ度センサ２５とを備えており、検出された水質情報（ｐＨ値、温度、電気伝導率、カルシウム硬度および総アルカリ度）は、ランゲリア指数制御部３１のランゲリア指数算出部３２に出力される。
【００８４】
ランゲリア指数算出部３２は、まずランゲリア指数記憶部３５の補正テーブル３５ａを参照して、温度、電気伝導率、カルシウム硬度および総アルカリ度に係る補正値（Ａ〜Ｄ値）を求める。そして、ランゲリア指数算出部３２は、前述の（２）式および（３）式に基づいて、ランゲリア指数を算出する。
【００８５】
ランゲリア指数判定部３３は、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０．３以下の範囲にあるか否かを判定する。
ランゲリア指数が０．３以下、かつ０以上の場合は、ｐＨ調整剤制御部３４がｐＨ調整剤添加装置４の酸性薬剤の添加量を初期値に維持させたまま、その添加を継続させる。ランゲリア指数が０．３を超える場合は、ｐＨ調整剤制御部３４がｐＨ調整剤添加装置４の酸性薬剤の添加量を前記初期値よりも増加させる。また、ランゲリア指数が０未満の場合は、ｐＨ調整剤制御部３４がｐＨ調整剤添加装置４の酸性薬剤の添加を停止させる。
ここで、ランゲリア指数が０．３以下の場合には、濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が溶解度を超えていても、ＲＯ膜の膜面におけるシリカの析出が抑制された状態である。また、ランゲリア指数が０．３以下、かつ０以上の場合は、通常はＲＯ膜面における炭酸カルシウムの析出が促進されやすい状態にあるが、前記分散剤添加工程でのスケール分散剤の添加により、炭酸カルシウムの析出が抑制された状態である。
【００８６】
濃縮水Ｗ３のシリカ濃度の調節について具体的に説明する。シリカ濃度センサ２６は、排水ライン６を流通する濃縮水Ｗ３のシリカ濃度を検出する。シリカ濃度センサ２６で検出されたシリカ濃度の情報は、シリカ濃度制御部４１のシリカ濃度判定部４２に出力される。
【００８７】
シリカ濃度判定部４２は、シリカ濃度センサ２６から入力されたシリカ濃度の情報に基づいて、シリカ濃度が所定の閾値（１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ）以下であるか否かを判定する。
濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌを超える場合には、回収率調整制御部４３が濃縮水排水バルブ１５の開度を増加させ、回収率を減少させる。また、濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ未満の場合には、回収率調整制御部４３が濃縮水排水バルブ１５の開度を減少させ、シリカ濃度が１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌを超えない範囲で、回収率を最大限まで増加させる。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態の水処理システム１及びこれを用いた水処理方法によれば、第１の逆浸透膜モジュール２で除去できない遊離炭酸等の溶存ガスを、後段の気体分離膜モジュール２で透過水Ｗ２から脱気することにより、得られる精製水（処理水Ｗ４）の純度が高められ、品質が向上する。
【００８９】
また、供給水Ｗ１に対して、分散剤添加装置１２からスケール分散剤を添加するので、この供給水Ｗ１が第１の逆浸透膜モジュール２で膜分離処理される際のＲＯ膜への炭酸カルシウム系スケールの析出が効果的に抑制され、高い水回収率（例えば、７０％以上）を確保することができる。
【００９０】
また、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を０．３以下、かつシリカ濃度を１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下に維持して、第１の逆浸透膜モジュール２で分離操作するので、濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が溶解度を超えたとしても、シリカ系スケールの析出を抑制することができる。
【００９１】
したがって、供給水に酸を添加することなく、または酸の添加量を最小限に止めながら、シリカ系及び炭酸カルシウム系スケールの発生を同時に抑制することができる。この結果、精製水の純度を損なうことなく、所期の造水量を確保することができる。
【００９２】
また、この水処理システム１は、ランゲリア指数監視装置３０を備えており、濃縮水Ｗ３の水質の検出値に基づいて、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を算出するとともに、ランゲリア指数が所定値（０．３）以下の範囲に維持されるように、ｐＨ調整剤添加装置４を制御するように構成されている。これにより、水処理システム１は、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を所定値以下に精度よく安定して維持することができる。
【００９３】
また、例えば、供給水Ｗ１の水質の変動が大きい場合に、ランゲリア指数をフィードバック値として、ｐＨ調整剤添加装置１２を制御することができる。これにより、第１の逆浸透膜モジュール２のＲＯ膜面にスケールが析出されることを抑制できる。
【００９４】
また、この水処理システム１は、シリカ濃度監視装置４０を備えており、濃縮水Ｗ４のシリカ濃度の検出値に基づいて、シリカ濃度が所定値（１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ）以下の範囲に維持されるように、濃縮水排水バルブ１５を制御するように構成されている。これにより、水処理システム１は、濃縮水Ｗ３のシリカ濃度を所定値以下に精度よく安定して維持することができる。
【００９５】
また、例えば、供給水Ｗ１の水質の変動が大きい場合に、シリカ濃度をフィードバック値として、濃縮水排水バルブ１５を制御することができる。これにより、第１の逆浸透膜モジュール２のＲＯ膜面にスケールが析出されることを抑制できる。
【００９６】
（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係る水処理システム５１及びこれを用いた水処理方法について説明する。尚、前述の実施形態と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９７】
本実施形態の水処理システム５１は、図４に示すように、第１実施形態で説明した水処理システム１の各構成要素、及び、その通水ライン９の下流側において、気体分離膜モジュール３の処理水Ｗ４を脱イオン処理（脱イオン処理工程）する電気脱イオンモジュール（電気脱イオン装置）５２を含んでいる。
尚、図４には特に示されていないが、本実施形態の水処理システム５１においても、第１実施形態の水処理システム１と同様に、加圧ポンプ１０、ランゲリア指数監視装置３０、シリカ濃度監視装置４０及び濃縮水排水バルブ１５が設けられている（図２を参照）。これら部材の構成及び作用効果については、第１実施形態で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。
【００９８】
電気脱イオンモジュール５２は、通水ライン９における気体分離膜モジュール３の下流側に接続されている。電気脱イオンモジュール５２は、気体分離膜モジュール３で製造された処理水Ｗ４を、イオン交換膜により脱イオン水Ｗ５と濃縮水（不図示）とに分離する膜分離処理を行うものである。
【００９９】
具体的には、電気脱イオンモジュール５２は、脱塩室及び濃縮室を備えている。脱塩室及び濃縮室は、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を交互に配置して形成されている。脱塩室には、混床のイオン交換樹脂或いはイオン交換繊維が収容されている。電気脱イオンモジュール５２は、脱塩室及び濃縮室に直流電流を通電することにより、第１逆浸透膜装置１１で除去しきれなかった透過水Ｗ２中のイオンを、気体分離膜モジュール３を流通した処理水Ｗ４中から脱塩室において除去し、脱イオン水（高純度の精製水）Ｗ５を製造できるように構成されている。
【０１００】
本実施形態の水処理システム５１及び水処理方法によれば、前述の第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
さらに、気体分離膜モジュール３の処理水Ｗ４を、脱イオン処理してより高純度な精製水である脱イオン水Ｗ５とすることができ、精製水の品質が向上する。
また、電気脱イオンモジュール５２は、脱イオン性能を維持するための所謂再生が不要であるので、取り扱い性に優れ、かつランニングコストが廉価である。
【０１０１】
尚、前述したように、第１の逆浸透膜モジュール２におけるＲＯ膜のスキン層が負荷電性である場合、当該ＲＯ膜で分離操作された透過水Ｗ２は、塩構成アニオンの残留割合は少なく、塩構成カチオンの残留割合が多い。従って、例えば、電気脱イオンモジュール５２は、残留割合の多い塩構成カチオンのみを脱イオン可能に構成されていてもよい。すなわち、電気脱イオンモジュール５２の脱塩室は、陽イオン交換樹脂或いは陽イオン交換繊維のみを収容して形成されていても構わない。
この場合、脱イオン水Ｗ５の品質を十分に確保しつつも、電気脱イオンモジュール５２のイニシャルコストを削減可能である。
【０１０２】
（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態に係る水処理システム５５及びこれを用いた水処理方法について説明する。尚、前述の実施形態と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０３】
本実施形態の水処理システム５５は、図５に示すように、第２実施形態に係る水処理システム５１の電気脱イオンモジュール５２に代えて、気体分離膜モジュール３の処理水Ｗ４を脱イオン処理（脱イオン処理工程）する陽イオン交換樹脂単床塔５６を備えている。その他は、第２実施形態と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０４】
陽イオン交換樹脂単床塔５６は、通水ライン９における気体分離膜モジュール３の下流側に接続されている。陽イオン交換樹脂単床塔５６は、その塔内に陽イオン交換樹脂ビーズのみからなるイオン交換樹脂床を備えており、気体分離膜モジュール３で製造された処理水Ｗ４をこのイオン交換樹脂床に流通させることにより、高純度の精製水である脱イオン水Ｗ５を製造するように構成されている。具体的には、陽イオン交換樹脂単床塔５６は、処理水Ｗ４中に残留する塩構成カチオンを脱イオン処理することにより、高純度の精製水を製造する。
【０１０５】
本実施形態の水処理システム５５及び水処理方法によれば、前述の第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
さらに、気体分離膜モジュール３の処理水Ｗ４を、脱イオン処理してより高純度な精製水である脱イオン水Ｗ５とすることができ、精製水の品質が向上する。
【０１０６】
ここで、前述したように、第１の逆浸透膜モジュール２におけるＲＯ膜のスキン層が負荷電性である場合、当該ＲＯ膜で分離操作された透過水Ｗ２は、塩構成アニオンの残留割合が少なく、塩構成カチオンの残留割合が多い。従って、陽イオン交換樹脂単床塔５６で、残留割合の多い塩構成カチオンを脱イオン処理することにより、精製水中における残留イオンが精度よく除去されて、純度の高い精製水が製造可能となっている。
また、陽イオン交換樹脂単床塔５６は、イニシャルコストが廉価であるから、この水処理システム５５は、脱イオン水Ｗ５の品質を十分に確保しつつも、設備費用を削減できる。
【０１０７】
（第４実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第４実施形態に係る水処理システム６０及びこれを用いた水処理方法について説明する。尚、前述の実施形態と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０８】
本実施形態の水処理システム６０は、図５に示すように、第１実施形態で説明した水処理システム１の各構成要素、及び、その通水ライン９の下流側において、気体分離膜モジュール３の処理水Ｗ４を脱イオン処理（脱イオン処理工程）するイオン交換樹脂混床塔６１を含んでいる。その他は、第２実施形態と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０９】
イオン交換樹脂混床塔６１は、通水ライン９における気体分離膜モジュール３の下流側に接続されている。イオン交換樹脂混床塔６１は、その塔内に陽イオン交換樹脂ビーズ及び陰イオン交換樹脂ビーズからなるイオン交換樹脂床を備えており、気体分離膜モジュール３で製造された処理水Ｗ４をイオン交換樹脂床に流通させることにより、高純度の精製水である脱イオン水Ｗ５を製造するように構成されている。具体的には、イオン交換樹脂混床塔６１は、処理水Ｗ４中に残留する塩構成カチオンを陽イオン交換樹脂ビーズで脱イオン処理し、処理水Ｗ４中に残留する塩構成アニオンを陰イオン交換樹脂ビーズで脱イオン処理することにより、高純度の精製水を製造する。
【０１１０】
本実施形態の水処理システム６０及び水処理方法によれば、前述の第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
さらに、気体分離膜モジュール３の処理水Ｗ４を、脱イオン処理してより高純度な精製水である脱イオン水Ｗ５とすることができ、精製水の品質が向上する。
そして、本実施形態によれば、第１の逆浸透膜モジュール２から送出された透過水Ｗ２中に、塩構成カチオンのみならず、負荷電性のＲＯ膜を透過した塩構成アニオンが残留したとしても、イオン交換樹脂混床塔６１でこれらの残留イオンを処理水Ｗ４から精度よく脱イオン処理して、脱イオン水Ｗ５の純度が十分に高められる。
【０１１１】
（第５実施形態）
次に、図６及び図７を参照して、本発明の第５実施形態に係る水処理システム６５及びこれを用いた水処理方法について説明する。図６は、第５実施形態の水処理システム６５の構成を詳細に説明する図であり、図７は、第５実施形態の水処理システム６５の構成を詳細に説明する図である。尚、前述の実施形態と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１２】
本実施形態の水処理システム６５は、図６に示すように、第１実施形態で説明した水処理システム１の各構成要素、及び、その通水ライン９の下流側において、気体分離膜モジュール３の処理水Ｗ４を、更に透過水Ｗ６と濃縮水Ｗ７とに分離する第２の逆浸透膜モジュール１６を含んでいる。
また、本実施形態の水処理方法は、第１実施形態で説明した水処理方法の各工程、及び、脱気処理工程の処理水Ｗ４を、更に第２の逆浸透膜モジュール１６で透過水Ｗ６と濃縮水Ｗ７とに分離する第２の逆浸透膜分離工程を含んでいる。
【０１１３】
また、水処理システム６５は、図７に示すように、処理水Ｗ４にｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加装置１７と、ｐＨ調整剤添加装置１７の添加位置よりも下流側で処理水Ｗ４のｐＨ値を検出するｐＨ値センサ２７と、を含んでいる。
尚、以下の説明においては、前述の第１実施形態で説明したｐＨ調整剤添加装置４と区別して、前記ｐＨ調整剤添加装置１７を第２ｐＨ調整剤添加装置１７と呼ぶ。また、前述の第１実施形態で説明したｐＨ値センサ２１と区別して、前記ｐＨ値センサ２７を第２ｐＨ値センサ２７と呼ぶ。
【０１１４】
第２の逆浸透膜モジュール１６は、前述の第１実施形態で説明した第１の逆浸透膜モジュール２と同様の構成を有している。尚、第２の逆浸透膜モジュール２６のＲＯ膜としては、第１の逆浸透膜モジュール２のＲＯ膜と同一のものを用いることが好ましいが、それ以外のＲＯ膜であっても構わない。第２の逆浸透膜モジュール１６は、単一又は複数のＲＯ膜エレメントを備えており、該ＲＯ膜エレメントにより処理水Ｗ４を膜分離処理して、より純度の高い精製水である透過水Ｗ６を製造するとともに、処理水Ｗ４の
夾雑成分濃度が高まった濃縮水Ｗ７を製造する。
【０１１５】
また、第２の逆浸透膜モジュール１６には、ＲＯ膜の一次側と連通して配設され、処理水Ｗ４を該ＲＯ膜に供給する前記通水ライン９と、ＲＯ膜により処理水Ｗ４が濃縮された濃縮水Ｗ７を通水ライン７へ返送する通水ライン１３と、ＲＯ膜の二次側と連通して配設され、処理水Ｗ４が該ＲＯ膜を透過することにより濃縮水Ｗ７とは分離された純度の高い透過水Ｗ６を、次工程へ送出する通水ライン１４と、が接続されている。
【０１１６】
第２の逆浸透膜モジュール１６の上流側には、加圧ポンプ１８が設けられている。加圧ポンプ１８は、通水ライン９における下流側の端部近傍に設けられており、気体分離膜モジュール３から送出された処理水Ｗ４を加圧して、第２の逆浸透膜モジュール１６に送出するように構成されている。
このように、水処理システム６５には、加圧ポンプ１８と、その下流側の第２の逆浸透膜モジュール１６とを含む第２逆浸透膜装置１９が設けられている。
本実施形態の水処理システム６５は、第１逆浸透膜装置１１と第２逆浸透膜装置１９とを直列的に２段に設ける構成とすることにより、製造される透過水Ｗ６の純度を高めるものである。
【０１１７】
通水ライン９には、図７に示すように、第２ｐＨ調整剤添加装置１７及び第２ｐＨ値センサ２７が接続されている。
第２ｐＨ調整剤添加装置１７は、気体分離膜モジュール３から第２の逆浸透膜モジュール１６へ向けて送出された処理水Ｗ４に、ｐＨ調整剤を添加する装置である。この第２ｐＨ調整剤添加装置１７は、ｐＨ調整剤である所定のアルカリ性薬剤（例えば水酸化ナトリウム）を、通水ライン９を流通する処理水Ｗ４に添加するように構成されている。
【０１１８】
第２ｐＨ値センサ２７は、通水ライン９を流通する処理水Ｗ４のｐＨ値を検出するセンサである。第２ｐＨ値センサ２７は、通水ライン９において第２ｐＨ調整剤添加装置１７が接続されるｐＨ調整剤の添加位置よりも下流側に接続されている。第２ｐＨ値センサ２７は、第２ｐＨ調整剤添加装置１７によりｐＨ調整剤が添加された処理水Ｗ４のｐＨ値を検出するように構成されている。第２ｐＨ値センサ２７により検出されたｐＨ値は、ｐＨ調整剤制御部３６に出力される。
尚、以下の説明においては、前述の第１実施形態で説明したｐＨ調整剤制御部３４と区別して、前記ｐＨ調整剤制御部３６を第２ｐＨ調整剤制御部３６と呼ぶ。
【０１１９】
第２ｐＨ調整剤制御部３６は、第２ｐＨ値センサ２７により検出されるｐＨ値の情報に基づいて、濃縮水Ｗ３のｐＨ値が所定の範囲（例えば、ｐＨ値が８以上）に維持されるように、第２ｐＨ調整剤添加装置１７を制御する。具体的には、濃縮水Ｗ３のｐＨ値が前記所定の範囲に維持されるように、アルカリ性薬剤の添加量を増加させる。
【０１２０】
特に図示しないが、水処理システム６５は、通水ライン１４に設けられ、第２の逆浸透膜モジュール１６から送出される透過水Ｗ６の流量を検出する流量センサと、加圧ポンプ１８の回転数を出力周波数に応じて可変させるインバータと、流量センサからの流量検知信号に基づいて、インバータヘ指令信号を出力する流量制御部とを備えることが好ましい。この構成によれば、流量センサにより検出される透過水Ｗ６の流量に基づくフィードバック制御により、透過水Ｗ６の流量を一定に維持するように制御を行うことができる。また、水温の変動などで処理流量が変化するような場合であっても、加圧ポンプの回転数が流量制御部により自動的に調整されて、透過水Ｗ６の流量を一定に制御できる。
【０１２１】
尚、図示を省略するが、上述した通水ライン９、１４等には、各通水ライン内を流通する水を送出するポンプや、流路を開閉するバルブ等が適宜設けられている。これらのポンプやバルブ等は、図示しない制御装置によって制御される。
【０１２２】
本実施形態における水処理システム６５のランゲリア指数監視装置３０及びシリカ濃度監視装置は、前述の第１実施形態と同様の構成を有しているため、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１２３】
次に、図６及び図７を参照して、第５実施形態の水処理システム６５の動作、すなわち水処理方法について説明する。
水処理システム６５が運転され、ポンプ（図示せず）が起動されると、下記のように水処理が行われ、精製水が製造される。
【０１２４】
まず、ｐＨ調整剤添加工程、分散剤添加工程、第１の逆浸透膜分離工程及び脱気処理工程が行われる。これら工程については、第１実施形態で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。
尚、以下の説明においては、第１実施形態で説明した前記ｐＨ調整剤添加工程（第１ｐＨ調整剤添加装置４により供給水Ｗ１に酸性薬剤を添加するｐＨ調整剤添加工程）と区別するため、第２ｐＨ調整剤添加装置１７により処理水Ｗ４にアルカリ性薬剤を添加するｐＨ調整剤添加工程を、第２のｐＨ調整剤添加工程と呼ぶ。
【０１２５】
（第２のｐＨ調整剤添加工程）
気体分離膜モジュール３から送出され通水ライン９を流通する処理水Ｗ４に対して、第２ｐＨ調整剤添加装置１７によりアルカリ性薬剤（例えば、水酸化ナトリウム）が添加される。ここで、第２ｐＨ調整剤添加装置１７から処理水Ｗ４に添加されるアルカリ性薬剤の添加量は、第２ｐＨ値センサ２７により検出されるｐＨ値に基づいて、第２ｐＨ調整剤制御部３６によって調整される。ここでの添加量の調整は、例えばフィードバック制御を利用することができる。
【０１２６】
（第２の逆浸透膜分離工程）
第２のｐＨ調整剤添加工程を経てアルカリ性薬剤が添加された処理水Ｗ４は、通水ライン９から第２逆浸透膜装置１９に流通され、更に精製される。すなわち、第２逆浸透膜装置１９は、処理水Ｗ４を、第２の逆浸透膜モジュール１６で透過水Ｗ６と濃縮水Ｗ７とに分離する。これにより、溶存塩類等の夾雑成分が更に除去された精製水である透過水Ｗ６を得ることができる。
【０１２７】
第２逆浸透膜装置１９により製造された透過水Ｗ６は、通水ライン１４を通って需要箇所へ供給される。一方、第２逆浸透膜装置１９で製造された濃縮水Ｗ７は、返送ライン１３を通って通水ライン５へ流入し、供給水Ｗ１と混合して再利用される。
尚、濃縮水Ｗ７は、返送ライン１３を通って水処理システム６５の系外へ排水されても構わない。
【０１２８】
本実施形態の水処理システム６５は、ランゲリア指数監視装置３０により、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０．３以下になるように制御されている。また、シリカ濃度監視装置４０により、濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下になるように制御されている。これにより、第１の逆浸透膜モジュール２におけるＲＯ膜の膜面にシリカ系スケールが析出することが抑制される。また、透過水Ｗ２は、第１の逆浸透膜モジュール２により供給水Ｗ１のシリカ濃度が例えば１０％以下にまで低減された水であるので、第２の逆浸透膜モジュール１６においては、ＲＯ膜の膜面にシリカが析出するおそれはない。
【０１２９】
また、本実施形態の水処理方法においては、下記の動作が行われている。尚、第１実施形態で説明した水処理方法の動作と同様の動作については、その詳細な説明を省略する。
前記同様の動作としては、ランゲリア指数監視装置３０によるランゲリア指数の監視及び制御（第１ｐＨ調整剤添加装置１２の制御による目標ランゲリア指数（０．３以下）への調整）、並びにシリカ濃度監視装置４０によるシリカ濃度の監視及び制御（濃縮水排水バルブ１５の制御による目標シリカ濃度（１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下）への調整）である。
【０１３０】
第５実施形態の水処理システム６５においては、透過水Ｗ６の流量は、前述した流量制御部により一定に維持されている。すなわち、流量制御部は、通水ライン１４に設けられた流量センサからの流量検知信号をフィードバックしながら、インバータにより加圧ポンプ１８の回転数を制御し、透過水Ｗ６の流量が予め設定された目標値になるように制御している（定流量制御）。
【０１３１】
また、第２ｐＨ値センサ２７は、通水ライン９を流通する処理水Ｗ４のｐＨ値を検出する。第２ｐＨ値センサ２７で検出されたｐＨ値の情報は、第２ｐＨ調整剤制御部３６に出力される。
【０１３２】
第２ｐＨ調整剤制御部３６は、第２ｐＨ値センサ２７から入力されたｐＨ値の情報に基づいて、処理水Ｗ４のｐＨ値が所定の範囲（例えば、ｐＨ値が８以上）にあるか否かを判定する。
また、第２ｐＨ調整剤制御部３６は、第２ｐＨ値センサ２７から入力されたｐＨ値の情報に基づいて、第２ｐＨ調整剤添加装置１７を制御し、アルカリ性薬剤の添加量を再調整する。具体的には、処理水Ｗ４のｐＨ値が前記所定の範囲に維持されるように、アルカリ性薬剤の添加量を増減させる。
【０１３３】
ここで、処理水Ｗ４のｐＨ値を所定の範囲（ｐＨ値８以上）に維持する理由について説明する。
本実施形態では、予め供給水Ｗ１に対して第１ｐＨ調整剤添加装置１２から酸性薬剤が添加されていることにより、該供給水Ｗ１中の炭酸水素イオン及び炭酸イオンが溶存炭酸ガスに変化することがある。そうすると、気体分離膜モジュール３で除去すべき溶存炭酸ガスの量が相対的に増加し、処理水Ｗ４中に溶存炭酸ガスが残留しやすくなる結果、処理水Ｗ４の純度が低下することがある。そこで、処理水Ｗ４のｐＨ値を８以上とすることにより、残留している溶存炭酸ガスを炭酸水素イオン及び炭酸イオンに再イオン化する。これにより、第２の逆浸透膜モジュール１６において、処理水Ｗ４に由来する溶存炭酸ガスをほぼ完全に除去することが可能になり、透過水Ｗ６の純度を向上させることができるのである。
【０１３４】
本実施形態の水処理システム６５及び水処理方法によれば、前述の第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
さらに、第１の逆浸透膜モジュール２で除去しきれなかった透過水Ｗ２中に残存する溶存塩類等の夾雑成分を、第２の逆浸透膜モジュール１６で処理水Ｗ４から除去するので、より高純度な精製水である透過水Ｗ６を製造可能である。
また、このように高純度な精製水を製造しつつも、処理水Ｗ４を膜分離処理して製造された濃縮水Ｗ７については、第１の逆浸透膜モジュール２の上流側の通水ライン５に戻し再利用しているので、造水コストが削減される。
【０１３５】
（第６実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第６実施形態に係る水処理システム７０及びこれを用いた水処理方法について説明する。尚、第５実施形態と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３６】
本実施形態の水処理システム７０は、図９に示すように、第５実施形態に係る水処理システム６５の各構成要素、及び、その通水ライン１４の下流側において、第２の逆浸透膜モジュール１６の透過水Ｗ６を脱イオン処理（脱イオン処理工程）する電気脱イオンモジュール（電気脱イオン装置）５２を含んでいる。
【０１３７】
また、水処理システム７０は、第５実施形態の水処理システム６５に係る第２ｐＨ値センサ２７、第２ｐＨ調整剤制御部３６、加圧ポンプ１０、１８、ランゲリア指数監視装置３０、シリカ濃度監視装置４０及び濃縮水排水バルブ１５を備えている（図７を参照）。これら部材の構成及び作用効果については、第５実施形態で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。
【０１３８】
電気脱イオンモジュール５２は、通水ライン１４における第２の逆浸透膜モジュール１６の下流側に接続されている。電気脱イオンモジュール５２は、第２の逆浸透膜モジュール１６（第２逆浸透膜装置１９）で製造された透過水Ｗ６を、イオン交換膜により脱イオン水Ｗ８と濃縮水（不図示）とに分離する膜分離処理を行うものである。電気脱イオンモジュール５２の構成については、前述の第２実施形態で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。
【０１３９】
本実施形態の水処理システム７０及び水処理方法によれば、前述の第５実施形態と同様の作用効果を奏する。
さらに、第２の逆浸透膜モジュール１６の透過水Ｗ６を、脱イオン処理してより高純度な精製水である脱イオン水Ｗ８とすることができ、精製水の品質が向上する。
また、電気脱イオンモジュール５２は、脱イオン性能を維持するための所謂再生が不要であるので、取り扱い性に優れ、かつランニングコストが廉価である。
【０１４０】
尚、前述したように、第１、第２の逆浸透膜モジュール２、１６におけるＲＯ膜のスキン層が負荷電性である場合、当該ＲＯ膜で分離操作された透過水Ｗ６は、塩構成アニオンの残留割合が少なく、塩構成カチオンの残留割合が多い。従って、例えば、電気脱イオンモジュール５２は、残留割合の多い塩構成カチオンのみを脱イオン可能に構成されていてもよい。すなわち、電気脱イオンモジュール５２の脱塩室は、陽イオン交換樹脂或いは陽イオン交換繊維のみを収容してされていても構わない。
この場合、脱イオン水Ｗ８の品質を十分に確保しつつも、電気脱イオンモジュール５２のイニシャルコストを削減可能である。
【０１４１】
（第７実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第７実施形態に係る水処理システム７５及びこれを用いた水処理方法について説明する。尚、第６実施形態と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１４２】
本実施形態の水処理システム７５は、図９に示すように、第６実施形態に係る水処理システム７０の電気脱イオンモジュール５２に代えて、第２の逆浸透膜分離工程の透過水Ｗ６を脱イオン処理（脱イオン処理工程）する陽イオン交換樹脂単床塔５６を備えている。その他は、第６実施形態と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
また、陽イオン交換樹脂単床塔５６の構成は、第３実施形態で説明したものと同様であるため、その説明を省略する。
【０１４３】
本実施形態の水処理システム７５及び水処理方法によれば、前述の第５実施形態と同様の作用効果を奏する。
さらに、第２の逆浸透膜モジュール１６の透過水Ｗ６を、脱イオン処理してより高純度な精製水である脱イオン水Ｗ８とすることができ、精製水の品質が向上する。
【０１４４】
ここで、前述したように、第１、第２の逆浸透膜モジュール２、１６におけるＲＯ膜のスキン層が負荷電性である場合、当該ＲＯ膜で分離操作された透過水Ｗ６は、塩構成アニオンの残留割合は少なく、塩構成カチオンの残留割合が多い。従って、陽イオン交換樹脂単床塔５６で、残留割合の多い塩構成カチオンを脱イオン処理することにより、精製水中における残留イオンが精度よく除去されて、純度の高い精製水が製造可能となっている。
また、陽イオン交換樹脂単床塔５６は、イニシャルコストが廉価であるから、この水処理システム７５は、脱イオン水Ｗ８の品質を十分に確保しつつも、設備費用を削減できる。
【０１４５】
（第８実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第８実施形態に係る水処理システム８０及びこれを用いた水処理方法について説明する。
本実施形態の水処理システム８０は、図９に示すように、第７実施形態に係る陽イオン交換樹脂単床塔５６に代えて、第２の逆浸透膜分離工程の透過水Ｗ６を脱イオン処理（脱イオン処理工程）するイオン交換樹脂混床塔６１を備えている。その他は、第７実施形態と同様であるため、説明を省略する。
また、イオン交換樹脂混床塔６１の構成は、第４実施形態で説明したものと同様であるため、その説明を省略する。
【０１４６】
本実施形態の水処理システム８０及び水処理方法によれば、前述の第５実施形態と同様の作用効果を奏する。
さらに、第２の逆浸透膜モジュール１６の透過水Ｗ６を、脱イオン処理してより高純度な精製水である脱イオン水Ｗ８とすることができ、精製水の品質が向上する。
そして、本実施形態によれば、第２の逆浸透膜モジュール１６から送出された透過水Ｗ６中に、塩構成カチオンのみならず、負荷電性のＲＯ膜を透過した塩構成アニオンが存在したとしても、イオン交換樹脂混床塔６１でこれらの残留イオンを精度よく脱イオン処理して、脱イオン水Ｗ８の純度が十分に高められる。
【０１４７】
なお、本発明は前述の実施形態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を加えることが可能である。
【０１４８】
例えば、前述の実施形態では、水処理方法には、第１ｐＨ調整剤添加装置４により酸性薬剤が添加される第１ｐＨ調整剤添加工程と、第２ｐＨ調整剤添加装置１７によりアルカリ性薬剤が添加される第２のｐＨ調整剤添加工程とが含まれるとしたが、第１ｐＨ調整剤添加装置４と第２ｐＨ調整剤添加装置１７のいずれか又は両方を備えない構成としてもよい。すなわち、本発明においては、ｐＨ調整剤を添加することなく、濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を０〜０．３の範囲に維持できる場合には、ｐＨ調整剤添加工程は必須ではない。
【０１４９】
また、上記実施の形態においては、気体分離膜モジュール３の気体分離膜として、外部灌流式（外圧型）の脱炭酸膜（脱気膜）を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、内部灌流式（内圧型）等の脱炭酸膜を用いても構わない。ただし、外部灌流式の脱炭酸膜を用いた場合には、透過水Ｗ２中の遊離炭酸等のガスを精度よく高効率に除去できることから、より好ましい。
【０１５０】
また、上記実施の形態においては、濃縮水Ｗ３が、排水ライン６から系外に排出される場合について説明したが、例えば、濃縮水Ｗ３の一部が系外に排出されるとともに、残部を第１の逆浸透膜モジュール２の上流側の通水ライン７へ還流させる構成であってもよい。
【０１５１】
また、上記実施の形態においては、水質検出装置２０が、排水ライン６を流通する濃縮水Ｗ３の水質を検出する場合について説明したが、水質検出装置２０が、通水ライン７を流通する透過水Ｗ２の水質を検出してもよい。ただし、水質検出装置２０を通水ライン７に接続した場合には、通水ライン７において検出した値を、排水ライン６において検出した場合における濃縮水Ｗ３の検出値に換算して用いることが好ましい。
【０１５２】
また、例えば、電気伝導率（蒸発残留物）、カルシウム硬度及び総アルカリ度は、通水ライン７を流通する透過水Ｗ２の検出値に濃縮水Ｗ３の濃縮倍率を乗じて推定計算することにより、検出値としてもよい。
また、温度は、透過水Ｗ２の温度を濃縮水Ｗ３の温度とみなすことにより、検出値としてもよい。
また、ｐＨ値は、透過水Ｗ２のｐＨ値と所定の濃縮倍率における濃縮水Ｗ３のｐＨ値との関係式を予め実験等により求めておき、この関係式に基づいて換算してもよい。
また、ランゲリア指数記憶部３５に、これらの換算式や関係式等を記憶させるように構成してもよい。
【０１５３】
また、水質検出装置２０は、通水ライン５を流通する供給水Ｗ１の水質を検出してもよい。ただし、水質検出装置２０を通水ライン５に接続した場合には、通水ライン５において検出した値を、排水ライン６において検出した場合における処理水Ｗ４の検出値に換算して用いることが好ましい。
また、水質検出装置２０は、通水ライン６を流通する濃縮水Ｗ３の水質、及び、通水ライン７（又は通水ライン５）を流通する透過水Ｗ２（又は供給水Ｗ１）の水質の両方を検出するように構成されていてもよい。
【０１５４】
また、ｐＨ値センサ２１、温度センサ２２、電気伝導率センサ２３、カルシウム硬度センサ２４及び総アルカリ度センサ２５のうちいずれか一つ以上により構成された一の水質検出装置２０が、排水ライン６を流通する濃縮水Ｗ３の水質を検出するように構成され、ｐＨ値センサ２１、温度センサ２２、電気伝導率センサ２３、カルシウム硬度センサ２４及び総アルカリ度センサ２５のうちいずれか一つ以上により構成された他の水質検出装置２０が、通水ライン７（又は通水ライン５）を流通する透過水Ｗ２（又は供給水Ｗ１）の水質を検出するように構成してもよい。
【０１５５】
また、水質検出装置２０は、上記センサのうち一部のセンサが省略されて構成されていてもよく、例えば、電気伝導率（蒸発残留物）は、ｐＨｓに対して影響が小さい項目であるため、電気伝導率センサ２３を省略し、ランゲリア指数記憶部３６に電気伝導率の設定値を記憶させておき、その値を使用するように構成してもよい。
【０１５６】
また、カルシウム硬度につき、供給水Ｗ１の水質が安定している場合には、カルシウム硬度センサ２４を省略するとともに、ランゲリア指数記憶部３５にカルシウム硬度の設定値を記憶させて、その値を使用するように構成してもよい。
【０１５７】
また、総アルカリ度につき、供給水Ｗ１の水質が安定している場合には、総アルカリ度センサ２５を省略するとともに、ランゲリア指数記憶部３５に総アルカリ度の設定値を記憶させて、その値を使用するように構成してもよい。
【０１５８】
更に、シリカ濃度監視装置４０に関しては、供給水Ｗ１のシリカ濃度が安定している場合には、シリカ濃度センサ２６を省略するとともに、シリカ濃度判定部４２に供給水Ｗ１のシリカ濃度の設定値を記憶させて、その値に基づいて回収率調整制御部４３の制御を行わせるように構成してもよい。
【０１５９】
その他、本発明の前述の実施形態で説明した構成要素を、適宜組み合わせても構わない。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、前述の構成要素を周知の構成要素に置き換えることも可能である。
【０１６０】
＜実験例＞
実験例１〜３
電気伝導率１５９ｍＳ／ｍ、硬度４１４ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、シリカ濃度４４ｍｇＳｉＯ２／Ｌ、総アルカリ度９０ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、及びｐＨ７．６の水質に調整された試験用の供給水を給水タンクに貯留し、この供給水を逆浸透膜エレメント（ウンジン・ケミカル社製：型式名「ＲＥ８０４０−ＢＬＦ」）１本装填した逆浸透膜モジュールへ加圧ポンプで加圧しながら連続的に供給し、透過水流量１０００Ｌ／ｈ、回収率７５％、温度２５℃の条件で運転した。透過水流量は、加圧ポンプの回転数を調節により制御した。尚、逆浸透膜モジュールへの通水はクロスフロー方式とし、透過水流量に対して系内の循環流量が５倍となるように、濃縮水の一部を加圧ポンプの一次側へ循環させた。このような供給水の処理運転中に、濃縮水の一部を定期的にサンプルとして採取し、濃縮水のシリカ濃度が概ね１３５〜１５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ、及び濃縮水の電気伝導率が概ね５１０〜５３０ｍＳ／ｍに維持されていることを確認した。
【０１６１】
本実験例では、逆浸透膜モジュールへの供給水のｐＨ値を硫酸の添加により６〜６．６に調整することで濃縮水のｐＨ値を８〜９程度に調整し、ランゲリア指数（ＬＳＩ）をそれぞれ−０．２（実験例１）、０．１（実験例２）、０．３（実験例３）に制御した。また、供給水に対し、スケール分散剤としてＢＷＡ  ＷＡＴＥＲ  ＡＤＤＩＴＩＶＥＳ社の商品名「フロコン２６０」（フロコン：登録商標）を原液のまま濃度が２．５ｍｇ／Ｌになるように添加した。
【０１６２】
比較実験例１
供給水への硫酸添加により濃縮水のランゲリア指数を０．５に制御した点を除き、実験例１〜３と同様の条件で供給水を処理した。
【０１６３】
比較実験例２
供給水への硫酸添加による濃縮水のランゲリア指数の制御をしなかった点を除き、実験例１〜３と同様の条件で供給水を処理した。
【０１６４】
比較実験例３
供給水への硫酸添加により濃縮水のランゲリア指数を０．２に制御し、かつ回収率を増加させて濃縮水のシリカ濃度を１７０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ程度にまで高めた点を除き、実験例１〜３と同様の条件で供給水を処理した。
【０１６５】
比較実験例４
供給水へのスケール分散剤を添加しなかった点を除き、ランゲリア指数を０．３に制御した実験例３と同様の条件で供給水を処理した。
【０１６６】
比較実験例５
供給水への硫酸添加によるランゲリア指数の制御、及び、供給水へのスケール分散剤の添加をしなかった点を除き、実験例１〜３と同様の条件で供給水を処理した。
【０１６７】
評価
実験例１〜３及び比較実験例１〜５のそれぞれにおいて、水処理運転中の逆浸透膜エレメントに作用する有効圧力の変化を経時的に測定した。そして、有効圧力の測定値、透過水流量の設定値、及び逆浸透膜エレメントの有効膜面積から、水透過係数を所定時間経過毎に算出した。初期状態の水透過係数は、逆浸透膜エレメントの個体差により多少のばらつきがあるため、水処理運転の開始から１時間経過時点の数値を初期値とした。また、水処理運転の開始から２４時間経過時点での透過水の電気伝導率を測定した。電気伝導率は、透過水の水質を示す指標であり、数値が低いほど透過水にイオン成分（夾雑成分）が少ないこと、すなわち水質が良好なことを表している。結果を表１に示す。表中における濃縮水のランゲリア指数、シリカ濃度及び電気伝導率は、水処理運転中の平均値である。尚、比較実験例５は、１２０時間経過時点の水透過係数が初期値の１５％未満まで低下したため、この時点で水処理運転を中止した。
【０１６８】
【表１】
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【０１６９】
表１によると、実験例１〜３では、１５０時間経過時点の水透過係数が初期値の９６〜９７％に維持されており、比較実験例１〜５に比べて逆浸透膜エレメントのスケール付着による閉塞が顕著に抑制されていることが分かる。また、実験例１〜３は、比較実験例１〜５に比べて透過水の電気伝導率が同程度の数値となっており、水質の良好な透過水が得られていることが分かる。更に、実験例１〜３では、濃縮水のランゲリア指数が０未満の場合には、透過水の電気伝導率が若干高くなる傾向が見られるため、濃縮水のランゲリア指数を０以上に維持するのが好ましいことも分かる。
【０１７０】
＜参考例＞
次に、本発明の参考例として、水処理システム１００及びこれを用いた水処理方法について、図１０及び図１１を参照して説明する。
【０１７１】
一般に、逆浸透膜（ＲＯ膜）を用いて精製水を製造するＲＯシステム（水処理システム）において、単一（一段）の逆浸透膜装置（ＲＯ装置）により処理された精製水の純度が不十分な場合には、複数（例えば二段）のＲＯ装置を直列に接続して、水処理を行うようにしている。このような多段のＲＯシステムにおいて、さらなる純度の向上を目指す場合、ＲＯ膜による水処理のみでは除去することが困難な遊離炭酸等の炭酸成分を除去する目的で、脱炭酸手段、及び、最終純度アップ用にポリッシャ（イオン交換樹脂混床塔）が設けられることがある。
【０１７２】
前記脱炭酸手段としては、例えばアルカリ薬注（アルカリ性の薬剤を供給水に添加する）が考えられる。この場合、炭酸成分のイオン化促進作用により、その下流側のＲＯ装置によって炭酸水素イオンや炭酸イオンが除去され、純度向上の効果が得られる。しかしながらその反面、薬品を取り扱うことによる危険が伴い、また薬品補充等のメンテナンス費用が嵩むこととなる。
また、純度アップの目的で前記ポリッシャを設けた場合、高純度の精製水が得られる反面、イオン交換樹脂の薬品再生費用などコスト面でのデメリットが生じる。
【０１７３】
このような事情を鑑みて、図１０に示される本参考例の水処理システム１００は、供給水（例えば原水）を透過水と濃縮水とに分離する第１の逆浸透膜装置（図におけるＲＯ装置（前段））と、前記第１の逆浸透膜装置の透過水を脱気処理する脱炭酸膜装置と、前記脱炭酸膜装置の処理水を更に透過水と濃縮水とに分離する第２の逆浸透膜装置（図におけるＲＯ装置（後段））と、前記第２の逆浸透膜装置の透過水を脱イオン処理する陽イオン交換樹脂単床塔（図におけるカチオンポリッシャ）とを含んでいる。
また、本参考例の水処理方法は、供給水を第１の逆浸透膜装置で透過水と濃縮水とに分離する第１の逆浸透膜分離工程と、第１の逆浸透膜分離工程の透過水を脱炭酸膜装置で脱気処理する脱気処理工程と、脱気処理工程の処理水を第２の逆浸透膜装置で更に透過水と濃縮水とに分離する第２の逆浸透膜分離工程と、第２の逆浸透膜分離工程の透過水を陽イオン交換樹脂単床塔で脱イオン処理する脱イオン処理工程とを含んでいる。
すなわち、本参考例の水処理システム１００及び水処理方法は、前述した第７実施形態の水処理システム７５及び水処理方法に類似の構成を備えている（図９を参照）。
【０１７４】
図１０において、本参考例の水処理システム１００及び水処理方法によれば、前述した脱炭酸手段として、アルカリ薬注の代わりに脱炭酸膜装置を用いているので、薬品取り扱いの危険がなく、またメンテナンス費用の削減が可能である。
【０１７５】
また、最終の純度向上手段として、従来のように混床樹脂のポリッシャを用いるのではなく、本参考例ではカチオンポリッシャを用いているので、水質に見合った無駄のない純度アップが行える。さらに、再生サイクルの延長が期待できることから、イニシャルのみならずトータルとしてのコスト削減が可能となる。
詳しくは、図１０に示される水処理システム１００のように、複数のＲＯ装置を脱炭酸膜装置を間に挟んで直列に設けた場合、一般的なＲＯ膜の性質（負荷電性）から、後段のＲＯ装置に供給される処理水は、塩構成カチオンがリッチの水質になる。このような水質に対しては、混床樹脂を用いる代わりに、陽イオン交換樹脂を用いるだけで、十分な純度が得られるのである。
【０１７６】
ここで、脱炭酸（脱気処理）を伴う多段のＲＯシステムの挙動について、下記１〜３により詳述する。
１．脱炭酸による水のｐＨ値変化
脱炭酸により水（透過水）からＣＯ２が取り除かれると、以下の反応によりｐＨ値が上昇する。
ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→（←）ＨＣＯ３−＋Ｈ＋
すなわち、上式における左辺のＣＯ２が取り除かれることにより、上式の反応は左方にシフトする。つまりＨ＋が減少することにより、ｐＨ値が上昇する。
２．ｐＨ値によるＲＯ膜表面の荷電性変化
一般的なＲＯ膜（例えばポリアミド膜）は、膜表面が負の荷電性を有しており、この荷電性は膜表面の水のｐＨ値に依存する。つまり、ｐＨ値が上昇すると、膜の負荷電性がより高められる（膜のカルボキシル基のイオン化が促進される）。
３．ＲＯ膜の荷電性によるイオン透過の挙動
ＲＯ膜表面の負荷電性が上昇すると、同符号であるアニオンの除去率は高められるが、異符号のカチオンについては膜を透過しやすくなり、除去率が低下する。また、膜表面のイオン濃度が低いほど、この挙動が顕著に現れる。
よって、上記１〜３により、脱炭酸を伴う多段のＲＯシステムにおける処理水（後段のＲＯ装置を流通した透過水）は、塩構成カチオンがリッチの水質になる。
【０１７７】
以上、本参考例のように多段のＲＯ装置、脱炭酸膜装置及びカチオンポリッシャを組み合わせたＲＯシステム１００によれば、従来のＲＯシステムと比較して、安定して高純度な精製水の製造が可能であり、低コストのシステムを構築できる。
【０１７８】
尚、図１１に示されるグラフは、カチオンポリッシャを用いたＲＯシステムの純度データとして、脱炭酸手段にアルカリ薬注を用いた試験結果である（すなわち本参考例とは異なる）。
この結果から、脱炭酸手段として、アルカリ薬注の代わりに脱炭酸膜装置を用いた場合（本参考例に相当）においても、後段のＲＯ装置で得られた透過水のｐＨ値の変化（アルカリ側にシフト）は発生し、同様の効果が得られると考えられる。
【符号の説明】
【０１７９】
１、５１、５５、６０、６５、７０、７５、８０  純水の製造システム
２  第１の逆浸透膜モジュール
３  気体分離膜モジュール
１２  分散剤添加装置
１６  第２の逆浸透膜モジュール
５２  電気脱イオンモジュール
５６  陽イオン交換樹脂単床塔
６１  イオン交換樹脂混床塔
Ｗ１  供給水
Ｗ２  第１の逆浸透膜分離工程（第１の逆浸透膜モジュール）の透過水
Ｗ３  第１の逆浸透膜分離工程（第１の逆浸透膜モジュール）の濃縮水
Ｗ４  処理水
Ｗ６  第２の逆浸透膜分離工程（第２の逆浸透膜モジュール）の透過水
Ｗ７  第２の逆浸透膜分離工程（第２の逆浸透膜モジュール）の濃縮水
【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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【図１０】
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【図１１】
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