(57)【要約】  フィード溶液から溶媒を分離するためのプロセスであって、前記プロセスは、フィード溶液を半透膜の一側と接触させるステップ、フィード溶液からの溶媒が逆浸透によって膜を通って流れて膜の透過側に透過溶液を提供するようにフィード溶液に水圧を適用するステップ、透過溶液から溶媒を分離して、溶媒と透過溶液よりも高い浸透圧を有する残留溶液とを備える流れを提供するステップ、及び、半透膜の透過側に残留溶液を再循環させることによって半透膜の透過側の浸透圧がフィード溶液の浸透圧よりも低いステップ、を備える。
2018507105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィード溶液から溶媒を分離するためのプロセスであって、
フィード溶液を半透膜の一側と接触させるステップと、
逆浸透によって前記フィード溶液からの溶媒が前記膜を通って流れ、前記膜の透過側に透過溶液を提供するように、前記フィード溶液に水圧を適用するステップと、
前記透過溶液から溶媒を分離して溶媒と前記透過溶液よりも高い浸透圧を有する残留溶液とを含む流れを提供するステップと、
前記半透膜の透過側に前記残留溶液を再循環させるステップであって、これによって前記半透膜の透過側の浸透圧が前記フィード溶液の浸透圧よりも低いステップと、を含むプロセス。
【請求項２】
前記膜の残留側からの前記残留溶液が前記膜の残留側から引き出され、引き出された溶液の一部は前記フィード溶液の一部として前記膜に再循環される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記透過溶液を第二半透膜の一側と接触させるステップ、及び
前記透過溶液からの溶媒が逆浸透によって前記第二半透膜を通って透過して、前記膜の残余側に高まった浸透圧を有する残留溶液を提供し、前記第二半透膜の透過側に第二透過溶液を提供するように、前記透過溶液に水圧を適用するステップ、
によって前記透過溶液から溶媒が分離される、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
第二半透膜の残余側から第一半透膜の透過側へと残留溶液が再循環される、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記第二透過溶液を更なる半透膜の一側と接触させるステップ、
前記第二透過溶液からの溶媒が逆浸透によって前記更なる半透膜を通って透過して、前記更なる半透膜の残余側に更なる残留溶液を提供し、前記更なる半透膜の透過側に更なる透過溶液を提供するように、前記第二透過溶液に水圧を適用するステップ、
を更に備える、請求項３又は４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記更なる残留溶液が前記更なる半透膜の残余側から前記第一半透膜の透過側及び／又は前記第二半透膜の透過側に再循環される、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記半透膜と接触する前に、前記透過溶液がリザーバに導入され、前記リザーバから透過溶液が引き出され、所定の流量で前記半透膜と接触させられ得る、請求項１から６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記半透膜の透過側に再循環される前に、前記残留溶液の浸透圧が調節される、請求項１から７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
採用された半透膜のいずれかの残余側の水力エネルギーが回収される、請求項１から８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記残留溶液に浸透圧剤を加えることによって前記調節が行われる、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記浸透圧剤が塩から選択される、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記半透膜の透過側に再循環される前に、残留流体の一部が廃棄される、又は前記第一膜と前記第二膜との間の塩の通過をバランスさせるために処理される、請求項１から７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記フィード溶液の浸透圧が２５℃で３０ｂａｒを超える、請求項１から１２のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記半透膜を横断する浸透圧差が５〜７０ｂａｒ以内である、請求項１から１３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記フィード溶液は塩溶液である、請求項１から１４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記半透膜が逆浸透膜又はナノろ過膜である、請求項１から１５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１７】
固体浸透圧剤を含むフィード又は浸透圧剤を含むフィード溶液が少なくとも一つの前記半透膜の透過側に加えられる、請求項１から１６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１８】
浸透圧剤を含むフィード溶液がドロー溶液として前記半透膜の透過側と接触させられ、逆浸透ステップが開始する、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項１９】
浸透圧剤を含む前記フィード溶液が浸透圧剤を水に溶解させることによって形成される、請求項１７または１８に記載のプロセス。
【請求項２０】
任意の熱的分離方法を用いることによって前記透過溶液から溶媒が分離され、第一半透膜の透過側に再循環される高まった浸透圧を有する残留溶液を提供する、請求項１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶媒、例えば水を、フィード溶液から分離するためのプロセスに関連する。特に、しかし排他的ではなく、本発明は水の浄化のためのプロセスに関連する。
【背景技術】
【０００２】
水の浄化及び濃縮の様々な方法が知られている。そのような方法の例は逆浸透である。逆浸透では、高溶質濃度溶液の浸透圧よりも高い水圧を適用することによって、半透膜を通って高溶質濃度の領域から低溶質濃度の領域へと水が押し込まれる。例えば海水から飲料水を得るために、逆浸透は一般的に使用される。例えば工場廃水流れから水を分離するためにも逆浸透は用いられる。工場廃水流れを処理するために逆浸透を用いることによって、工場廃水から比較的清浄な水を発生させることができ、一方で、除去又は更なる処理を必要とする望ましくない廃棄物の体積を減少させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
逆浸透は、膜の高溶質濃度側に比較的高圧がかけられることを要求する。例えば、従来の逆浸透技術によって海水を脱塩するためには、生産水の回収を高めるために８２ｂａｒｇに達する圧力が一般的に用いられる。これによって従来の逆浸透に頼る脱塩方法に著しいエネルギー負荷が置かれる。更に、海水よりも高い溶質濃度を有する流れは更に高い水圧が適用されることを要求するかもしれない。多くの市販の逆浸透膜は８２ｂａｒｇ超の水圧を耐えるのに適していない。従って、これによって市販の逆浸透膜を用いて処理され得るフィード溶液の濃度に制限が課され得り、濃縮されたフィード流れの最大濃度を逆浸透膜及び圧力容器の最大水圧定格と等しい浸透圧に実質的に制限する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によると、フィード溶液から溶媒を分離するためのプロセスであって、
フィード溶液を半透膜の一側と接触させるステップと、
逆浸透によって前記フィード溶液からの溶媒が前記膜を通って流れて前記膜の透過側に透過溶液を提供するように、前記フィード溶液に水圧を適用するステップと、
前記透過溶液から溶媒を分離して溶媒と前記透過溶液よりも高い浸透圧を有する残留溶液とを含む流れを提供するステップと、
前記半透膜の透過側に前記残留溶液を再循環させるステップであって、これによって前記半透膜の透過側の浸透圧が前記フィード溶液の浸透圧よりも低いステップと、を備えるプロセスが提供される。
【０００５】
本願の発明者らは、半透膜の透過側に残留溶液を再循環させることによって、半透膜を横断する浸透圧差が低減され得ることを見出した。その結果、逆浸透によってフィード溶液からの溶媒の流れを引き起こすのに必要な水圧が低減され得る。従って、同じ水圧制限の下で作動する逆浸透のみを用いて達成可能なものに比べて半透膜を横断する流動は大きい。換言すれば、半透膜を横断する同レベルの流動を達成するために、より低い水圧が採用され得る。本発明の重要な利点は、高濃度に濃縮されたフィード溶液を従来の逆浸透膜の水圧定格内（例えば８２ｂａｒｇ以下）の水圧で処理可能にすることである。従来の逆浸透技術では、そのような高濃度に濃縮されたフィード溶液は多くの従来の逆浸透膜の最大水圧定格を超える水圧（例えば８２ｂａｒｇ超）を必要とするだろう。
【０００６】
一例において、膜の残留側からの残留溶液は膜の残留側から引き抜かれ得る。引き抜かれた溶液の一部はフィード溶液の一部として膜に再循環され得る。この「フィード及び抜き取り」配置は、（第一）半透膜へのフィードの溶質濃度を最小閾値よりも高め、回収率を高めるのに用いられてよい。これによって、高回収率においてさえ膜を横断する又は膜束（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｂｕｎｄｌｅ）を通る適切な流れ分布を保証することを補助することができる。
【０００７】
溶媒は任意の適切な手段によって透過溶液から分離されてよい。透過物中の浸透圧剤を再生又は濃縮するために用いられ得る任意の分離方法が採用されてよい。例えば、蒸留等の熱的方法が採用されてよい。他の適切な例は、相変化、沈殿、脱ガス及び逆溶解技術を含む。そのような溶媒分離方法は当技術分野でよく知られている。一つの実施形態において、透過溶液を第二半透膜の一側と接触させ、透過溶液からの溶媒が逆浸透によって第二半透膜を透過するように透過溶液に水圧を適用して膜の残余側（ｒｅｔｅｎｔａｔｅ−ｓｉｄｅ）に高められた浸透圧を有する残留溶液を提供し、第二半透膜の透過側に第二透過溶液を提供することによって透過溶液から溶媒が分離される。
【０００８】
好ましくは、第二半透膜の残余側から第一半透膜の透過側へと残留溶液が再循環される。
【０００９】
一つの実施形態において、本プロセスは、更なる半透膜の一側に第二透過溶液を接触させるステップと、第二透過溶液からの溶媒が逆浸透によって更なる半透膜を通って透過して、前記更なる半透膜の残余側に更なる残留溶液を提供し、前記更なる半透膜の透過側に更なる透過溶液を提供するように、前記第二透過溶液に水圧を適用するステップと、を更に備える。
【００１０】
更なる残留溶液は更なる半透膜の残余側から第一半透膜の透過側及び／または第二半透膜の透過側へと再循環され得る。一つの実施形態において、前記半透膜と接触する前に、そこから透過溶液が引き出されて所定の流量で前記半透膜と接触させられるリザーバに透過溶液が導入される。
【００１１】
一つの例において、フィード溶液が半透膜の一側と接触させられる場合、膜の逆側は浸透圧剤を含有するドロー溶液（ｄｒａｗ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）と接触させられる。このドロー溶液は、膜の逆側の浸透圧剤又は溶質（例えば塩）の濃度よりも低い浸透圧剤又は溶質（例えば塩）の濃度を有する。従って、逆浸透によってフィード溶液からの溶媒の膜を通る流れを起こさせるために水圧が依然として要求される。しかしながら、膜の透過側の浸透圧剤又は溶質濃度を上げることによって、低減された水圧で逆浸透を開始することが可能である。
【００１２】
前記半透膜の透過側へと再循環される前に、残留溶液の浸透圧が調節されてよい。この調節は、残留溶液に浸透圧剤を加えることによって実行され得る。例えば、半透膜の透過側に固体形態又は浸透圧剤溶液のフィードとして浸透圧剤が加えられてよい。そのような添加は溶液の浸透圧を高め得る。結果として、逆浸透ステップを実行するために必要とされる水圧が低減し得る。
【００１３】
適切な浸透圧剤は、塩化ナトリウムなどの塩を含む。塩の他の例は、アンモニウムとアルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ）及びアルカリ土類金属（例えばＭｇ及びＣａ）等の金属との塩を含む。塩は、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硫酸塩、亜硫酸塩、硫化物、炭酸塩、炭酸水素塩、硝酸塩、亜硝酸塩、窒化物、リン酸塩、アルミン酸塩、ホウ酸塩、臭素酸塩、炭化物、塩化物、過塩素酸塩、次亜塩素酸塩、クロム酸塩、フルオロ珪酸塩、フルオロ硫酸塩、ケイ酸塩、シアン化物及びシアン酸塩でよい。一以上の塩が採用されてよい。残留溶液に浸透圧剤が添加される場合、残留溶液に既に存在する浸透圧剤を用いることが望ましいことがある。これによって、残留溶液中に既に存在する浸透圧剤と、残留溶液の浸透圧を調節するために添加された浸透圧剤との望まれない相互作用を避けることが出来ることがある。
【００１４】
代替的に、残留溶液の一部は排出として引き抜かれてよい。この引き抜きによって、半透膜の透過側からの希釈溶液の浸透圧を低減することができる。
【００１５】
一つの実施形態において、前記半透膜の透過側に再循環される前に、残留流体の一部が廃棄される、又はプロセス中で採用された半透膜間の、例えば第一半透膜及び第二半透膜間の塩の通過をバランスするために処理される。
【００１６】
別の実施形態では、採用され得る異なる半透膜のいずれかの残余流れ中の水圧エネルギーは、任意の適切な手段によって回収され得る。適切な手段のいくつかの例は等圧圧力交換器及びペルトンホイールタービンを含み、これらと他のものはＧｕｄｅ著のＥｎｅｒｇｙ  ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｉｎ  ｒｅｖｅｒｓｅ  ｏｓｍｏｓｉｓに描写されている（Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｗａｔｅｒ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ、３６巻、１−３号、２０１１年）。
【００１７】
フィード溶液は水溶液などの任意の溶液でよい。フィード溶液は塩溶液、例えば塩水溶液でよい。いくつかの実施形態において、フィード溶液は塩化ナトリウムの水溶液である。適切なフィード溶液の例は、海水系地下水又は地表水、塩水及び海水を含む。他の例は、廃水流れ、湖水、川の水、及び池の水を含む。廃水流れの例は、工場廃水流れ又は農業廃水流れを含む。
【００１８】
フィード溶液は一以上の浸透圧剤の溶液でよい。適切な浸透圧剤は無機塩等の塩を含む。適切な塩はアンモニウムとアルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ）及びアルカリ土類金属（例えばＭｇ及びＣａ）等の金属との塩を含む。塩は、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硫酸塩、亜硫酸塩、硫化物、炭酸塩、炭酸水素塩、硝酸塩、亜硝酸塩、窒化物、リン酸塩、アルミン酸塩、ホウ酸塩、臭素酸塩、炭化物、塩化物、過塩素酸塩、次亜塩素酸塩、クロム酸塩、フルオロ珪酸塩、フルオロ硫酸塩、ケイ酸塩、シアン化物及びシアン酸塩でよい。一以上の塩が存在してよい。
【００１９】
フィード溶液の合計溶解塩濃度は少なくとも５，０００ｍｇ／ｌ、例えば５，０００から２５０，０００ｍｇ／ｌでよい。一つの例で、半透膜へのフィード溶液の合計溶解塩濃度は少なくとも３０，０００ｍｇ／ｌである。フィードの浸透圧は少なくとも４ｂａｒｇ、例えば４から３２０ｂａｒｇでよい。
【００２０】
本発明で採用された半透膜はナノろ過膜又は逆浸透膜でよい。好ましくは、半透膜は逆浸透膜である。二枚超の膜が採用される場合、膜は同一又は別でよい。一つの実施形態において、半透膜は全て逆浸透膜である。別の実施形態において、半透膜は全てナノろ過膜である。更に別の実施形態において、ナノろ過膜及び逆浸透膜の両方が半透膜として採用される。
【００２１】
採用される場合、ナノろ過膜は、十分な溶解塩がナノろ過膜を通過するように選択されてよく、これによって、ナノろ過膜の透過側で透過溶液の合計溶解塩濃度又は浸透圧は、ナノろ過膜にフィードされる溶液の浸透圧の少なくとも３０％、例えば少なくとも５０％又は少なくとも７０％である。例えば、ナノろ過膜の透過側の透過溶液の浸透圧はナノろ過膜に供給される溶液の浸透圧の５０から９０％である。
【００２２】
ナノろ過ステップ（採用される場合）で採用される膜は、４から８０Åの平均（例えば中央）孔径を有してよい。好ましくは、膜の平均（例えば中央）孔径は２０から７０Å、より好ましくは３０から６０Å、最も好ましくは４０から５０Åである。孔径（例えば中央孔径）は任意の適切な技術を用いて測定されてよい。例えば、差分流動法（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｆｌｏｗ  ｍｅｔｈｏｄ）が採用されてよく（Ｊａｐａｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ、２９巻、４号、２２７〜２３５頁、２００４年）、又は、塩、帯電していない溶質、及び原子間力顕微鏡が使用され得る（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、１２６巻、１９９７年、９１〜１０５頁）。
【００２３】
ナノろ過ステップ（採用される場合）で用いられる膜は、例えば細孔性ポリマーシートから形成された支持の上に「表面薄層（ｓｋｉｎ  ｌａｙｅｒ）」として位置づけられ得る。得られた膜は複合構造（例えば薄膜複合構造）を有し得る。典型的には、膜の分離特性は「表面薄層」の孔径及び電荷によって制御される。
【００２４】
適切なナノろ過膜の例は、ＥＳＮＡ−１（Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ、カリフォルニア州オーシャンサイド）、ＳＲ  ９０、ＮＦ−２７０、ＮＦ  ９０、ＮＦ  ７０、ＮＦ  ５０、ＮＦ  ４０、ＮＦ  ４０  ＨＦ膜（Ｄｏｗ  ＦｉｌｍＴｅｃｈ、ミネソタ州ミネアポリス）、ＴＲ−６０、ＳＵ  ６００膜（Ｔｏｒａｙ、日本）並びにＮＲＴ  ７４５０及びＮＴＲ  ７２５０膜（Ｎｉｔｔｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ、日本）を含む。
【００２５】
ナノろ過膜は平面状でよく、又は、管状若しくは中空の繊維の形態をとってよい。例えば、中空微細繊維膜の管状構成が用いられてよい。望まれる場合には、膜は、メッシュ支持等の支持構造上に支持され得る。平面上の膜が採用される場合、シートが断面において螺旋を画定するようにシートは巻かれてよい。管状膜が採用される場合、一以上の管状膜がハウジング又はシェル内に含まれ得る。ハウジング内に溶液が導入されてよく、一方で、管から濾液として溶媒が除去されてよく、又は、逆もまた同様である。
【００２６】
ナノろ過膜（採用される場合）は高圧で作動されてよい。例えば、ナノろ過膜は２５から１２０ｂａｒ、好ましくは４０から１００ｂａｒ、より好ましくは５０から８０ｂａｒの圧力で作動されてよい。上述の通り、第二選択膜の残余側からの溶液はナノろ過膜（採用される場合）の透過側に戻される。
【００２７】
任意の適切な逆浸透膜が本発明で用いられてよい。例えば、逆浸透膜は、０．５から８０Å、好ましくは２から５０Åの平均（例えば中央）孔径を有してよい。好ましい実施形態において、膜は３から３０Åの平均（例えば中央）孔径を有する。孔径（例えば中央孔径）は任意の適切な技術を用いて測定されてよい。例えば、差分流動法が採用されてよく（Ｊａｐａｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ、２９巻、４号、２２７〜２３５頁、２００４年）、又は、塩、帯電していない溶質、及び原子間力顕微鏡が使用され得る（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、１２６巻、１９９７年、９１〜１０５頁）。
【００２８】
適切な逆浸透膜は、統合膜及び複合膜を含む。適切な膜の具体例は、ＭｃＣｕｔｃｈｅｏｎ著、Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ、１７４巻（２００５年）１−１１頁の研究で用いられたもの又はそれと同様に、酢酸セルロース（ＣＡ）及び／又は三酢酸セルロース（ＣＴＡ）から形成された膜、並びにポリアミド（ＰＡ）から形成された膜を含む。膜のアレイが採用されてよい。
【００２９】
逆浸透膜は平面状であるか、管状又は中空の繊維の形態をとってよい。例えば、中空微細繊維膜の管状構成が用いられてよい。望まれる場合には、膜は、メッシュ支持等の支持構造上に支持され得る。平面上の膜が採用される場合、シートが断面において螺旋を画定するようにシートは巻かれてよい。管状膜が採用される場合、一以上の管状膜がハウジング又はシェル内に含まれ得る。
【００３０】
膜を通して（液体の）溶液を押し出すために、高圧で逆浸透膜が実行され得る。例えば、逆浸透のステップは２５〜１２０ｂａｒ、好ましくは５０〜１００ｂａｒ、より好ましくは６０〜８０ｂａｒの圧力で実行され得る。
【００３１】
任意で、スケール防止剤、アンチスケール添加剤、又は防汚添加剤が、いずれかの膜と接触している溶液のいずれか一つの溶液に添加されてよい。好ましくは、スケール防止剤、アンチスケール添加剤、又は防汚添加剤は、一つの膜の残余側と別の膜の透過側との間、又はその逆を再循環されてよい。
【００３２】
本発明のこれら及び他の態様が、以下で添付図面を参照しつつ記述される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のプロセスの第一実施形態を実行するためのシステムの概要図である。
【図２】本発明のプロセスの第二実施形態を実行するためのシステムの概要図である。
【図３】本発明のプロセスの第三実施形態を実行するためのシステムの概要図である。
【図４】実施例の表１で用いられた注釈を用いてプロセスの流れが注釈を付けられたことを除いて、図１と同一の図である。
【図５】実施例の表１で用いられた注釈を用いてプロセスの流れが注釈を付けられたことを除いて、図１と同一の図である。
【図６】実施例の表１で用いられた注釈を示す実施例１の逆浸透プロセスを実行するためのシステムの概要図である。
【図７】追加の再循環流れを伴う図１のプロセスの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１を参照すると、この図は、第一半透膜１２を備える第一逆浸透ユニットと、第二半透膜１４を備える第二逆浸透ユニットとを備えるシステム１０を描写している。
【００３５】
運転中、フィード水１６が第一半透膜１２の一側と接触する。ポンプ１８を用いて水圧が適用され、逆浸透によって第一半透膜１２を通る水の流れが生じる。第一半透膜の透過側の透過溶液２０はライン２２を介して第一逆浸透ユニットから引き出され、第二半透膜１４の一側と接触する。逆浸透によって溶液からの水が第二半透膜１４を通って透過するように、ポンプ２４を介して水圧が適用される。これによって、膜１４の残余側に高められた浸透圧を有する残留溶液２６を提供し、第二半透膜の透過側に第二透過溶液２８を提供する。膜１４の残余側の残留溶液２６は第一半透膜１２の透過側へとライン３０を介して再循環される。第一半透膜１２の透過側の平均浸透圧は、フィード水１６及び排水３４の平均浸透圧よりも低いので、逆浸透によって第一半透膜１２を横断する水の流れを引き起こすためには水圧が依然として必要である。しかしながら、第一半透膜１２の透過側の平均浸透圧は、ライン３０を介した再循環が存在しない場合よりも高い。従って、半透膜１２を横断する所定の流動を維持するためにフィード水１６に適用されることが要求される水圧は、ライン３０を介した再循環が存在しない場合に要求される水圧よりも低い。
【００３６】
第二半透膜１４を通った透過物２８は生産水３２として引き出されてよく、一方で第一半透膜１２の残余側の残余は排水３４として引き出されてよい。任意で、排水３４の一部は、例えばポンプ１８によって、膜１２へのフィードとして再循環されてよい（示されていない）。これによって膜１２と接触しているフィード水の濃度を、例えば閾値より高くに高めることができ、回収率を高めることができる。これによって膜１２を横断する流れ分布を改善することができる。任意で、図７に示されたように、排水３４の一部３８がポンプ４０によってフィードの一部４２として膜１２に再循環され得る。これによって膜１２と接触しているフィード水の濃度を、例えば閾値より高くに高めることができ、回収率を高めることができる。これによって膜１２を横断する流れ分布を改善することができる。
【００３７】
図２の実施形態は図１と類似のシステム１００を描写している。同様の番号を用いて同様の部品に名称を付けた。しかしながら図２のシステム１００では、第二半透膜１４を通った透過物２８がライン１３２を介して引き出され、これは第三半透膜１３４と接触している。逆浸透によって膜１３４を横断して水が流れるようにポンプ１３６を介して透過物に水圧が適用される。第三半透膜１３４を通った透過物１３８は生産水として引き出され、一方で、第三半透膜１３４の残余側の残余１４０はライン１４２を介して第二半透膜１４の透過側に再循環される。第二半透膜１４の透過側の平均浸透圧は、膜１４の残余側の平均浸透圧よりも低いので、逆浸透によって半透膜１２を横断する水の流れを引き起こすには依然として水圧が要求される。しかしながら、第二半透膜１４の透過側の平均浸透圧は、ライン１４２を介した再循環が存在しない場合よりも高い。従って、半透膜１４を横断する所定の流動を維持するためにライン２２の第一半透膜からの透過物に適用されることが要求される水圧は、ライン１４２を介した再循環が存在しない場合に要求される水圧よりも低い。
【００３８】
図３の実施形態は図１のシステムと類似のシステム２００を描写している。同様の数字を用いて同様の部品に名称を付けた。しかしながら、図３の実施形態では、第一半透膜からの透過物２０がライン２２を介してリザーバ２１０に導入され、そこから溶液が引き出され、所定の流量で第二半透膜１４と接触させられ得る。更に、残留溶液２６の一部を（例えば排出として）引き出すため、又は、残留溶液を処理して第一半透膜１２及び第二半透膜１４の間の塩の通過をバランスさせるために、ライン２１２及び／又は２１４が提供され得る。浸透圧剤２１４を添加することによって、フィード溶液１２と透過溶液２２との間の浸透圧差を小さくすることによって、特にフィード溶液１６の浸透圧が半透膜１２に適用可能な最大水圧よりも高い場合にプロセスを開始することが可能となる。
【００３９】
［実施例］
以下の非限定的な実施例において、逆浸透を用いた塩化ナトリウム溶液からなるフィード水流れの脱塩のための三プロセスを検討する。逆浸透膜に適用可能な最大水圧は６９ｂａｒｇ（Ｄｏｗ  Ｆｉｌｍｔｅｃ膜ＳＷ３０ＨＲ−３８０）である。プロセスパラメータが表１に纏められており、全ての値は近似値である。
【００４０】
実施例１はフィード水が８０，０００ｍｇ／ｌの塩化ナトリウムの濃度を有する状況を検討する。この溶液は逆浸透膜と接触しており、６９ｂａｒｇの水圧（即ち、逆浸透膜が耐えられる最大水圧）が適用されている。この逆浸透プロセスのプロセス概要が図６に示されている。フィード水は２５℃において７０．７ｂａｒの浸透圧の計算値を有するので、溶媒は流動しない。これは以下の表１に表で表されている。
【００４１】
実施例２は、図１に描写され図１を参照して記述されたシステムに従って運転された本発明の実施形態の例である。以下の表１で用いられた注釈を用いてプロセスの流れが注釈を付けられたことを除いて、図４は図１と同一である。フィード水の組成は実施例１で用いられたものと同一である。結果が以下の表１に表にされている。表から分かるように、ＲＯ１へのフィード圧力がフィード水流れの浸透圧よりも低いにもかかわらず、脱塩が達成されている。この場合、３６０９６ｍｇ／ｌのＴＤＳの塩化ナトリウム溶液を加えることによって、流れｄが初めに準備されてよい。
【００４２】
実施例３は、図２に描写され、図２を参照して記述されたシステムに従って運転された発明の第二実施形態を描写する。以下の図１で用いられた注釈を用いてプロセスの流れが注釈を付けらえたことを除いて、図５は図２と同一である。この場合、フィード溶液は、２５℃における１１６ｂａｒの等価浸透圧を有する、１２０，０００ｍｇ／ｌの塩化ナトリウム濃度を有する。この場合、溶媒を生産する及び／又は初期フィード流れを濃縮するために２ステップが用いられる。この場合、６８１８４ｍｇ／ｌのＴＤＳを有する塩化ナトリウム溶液を加えることによって流れｄが初めに準備されてよく、１５７８６ｍｇ／ｌのＴＤＳを有する塩化ナトリウム溶液を加えることによって流れｇが初めに任意的に準備されてよい。
【００４３】
【表１Ａ】
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【００４４】
【表１Ｂ】
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【００４５】
【表１Ｃ】
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【符号の説明】
【００４６】
１０  システム
１２  第一半透膜
１４  第二半透膜
１６  フィード水
１８  ポンプ
２０  透過溶液
２２  ライン
２４  ポンプ
２６  残留溶液
２８  第二透過溶液
３０  ライン
３２  生産水
３４  排水
【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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【国際調査報告】
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