浓缩方法、浓缩装置、水处理方法以及水处理装置

技术领域

本发明涉及进行包含硫酸根离子、钠离子以及铵离子当中的至少一者的被处理水的浓缩处理的浓缩方法、浓缩装置、包含该浓缩方法的水处理方法以及具有该浓缩装置的水处理装置。

背景技术

近年来，使用了如下手法：利用蒸发器、膜蒸馏等蒸发法从半导体工厂等排出的排水当中的含有硫酸根离子、铵离子、钠离子等的排水中回收有价物质。但是，由于蒸发法需要庞大的能量，因此如专利文献1那样，一般采用了在蒸发法的前级利用反渗透膜法对排水进行减容的方法。另外，由于蒸发法产生的排出液含有大量杂质，在排出到系统外的情况下，担心造成环境污染，因此如专利文献2那样，采用了进一步处理蒸发法的排出液的方法。

作为将排水中含有的离子进行高浓度浓缩的方法，如上述那样，如专利文献1那样，将反渗透膜法和蒸发法进行组合的方法得到了普及，但在半导体工厂的排水等被处理水的硫酸根离子、铵离子等离子浓度高的情况下，有时会在反渗透膜法中施加过度的渗透压，造成动力成本的增大，且无法实现充分的减容。在使用蒸发器等能进行高浓缩的蒸发装置作为蒸发法的情况下，若基于反渗透膜法的减容不充分，则存在能量成本的降低不充分的可能性，另外，由于需要对蒸发装置中产生的高浓度的废液进行处理，因此有时会花费废液的处理费用。

另外，在如专利文献2那样具备对蒸发法产生的排出液进行进一步处理的系统的情况下，会导致初始成本、运行成本的增大。

故而，需要一种新的技术，能降低成本，能对包含高浓度的硫酸根离子、铵离子等的被处理水进行浓缩，且能降低高离子浓度的废液量。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3477526号公报

专利文献2：日本特开2012-125745号公报

发明内容

(发明要解决的课题)

本发明的目的在于，提供能以低成本来对高浓度包含硫酸根离子、钠离子以及铵离子当中的至少一者的被处理水进行浓缩、且能降低高离子浓度的废液量的浓缩方法、浓缩装置、包含该浓缩方法的水处理方法以及具有该浓缩装置的水处理装置。

(用于解决课题的技术方案)

本发明提供一种浓缩方法，包括：半透膜处理工序，使用具有由半透膜分隔出的第一空间和第二空间的半透膜组件，使被处理水流入所述第一空间，对所述第一空间进行加压来使所述被处理水中含有的水透过所述半透膜从而得到浓缩水，而且使所述被处理水的一部分或者所述浓缩水的至少一部分流入所述第二空间而得到稀释水，所述被处理水中，硫酸根离子浓度为20000mg/L以上，钠离子以及铵离子当中的至少一者的浓度为10000mg/L以上。

本发明提供一种浓缩方法，包括：半透膜处理工序，使用具有由半透膜分隔出的第一空间和第二空间的多级连接的半透膜组件，使被处理水流入第一级的半透膜组件的第一空间，对所述第一空间进行加压来使所述被处理水中含有的水透过所述半透膜从而得到浓缩水，对该浓缩水进一步使用下一级以后的半透膜组件进行处理而得到浓缩水，而且使所述被处理水的一部分或者所述浓缩水的至少一部分或者从其他的半透膜组件得到的稀释水的至少一部分流入各级的半透膜组件的第二空间而得到稀释水，所述被处理水中，硫酸根离子浓度为20000mg/L以上，钠离子以及铵离子当中的至少一者的浓度为10000mg/L以上。

在所述浓缩方法中，优选地，将所述半透膜组件的渗透通量设为0.005m/d～0.05m/d的范围。

在所述浓缩方法中，优选地，使所述第一空间的流量大于所述第二空间的流量。

在所述浓缩方法中，优选地，所述半透膜组件是中空纤维膜组件。

本发明提供一种浓缩装置，具备半透膜处理单元，所述半透膜处理单元使用具有由半透膜分隔出的第一空间和第二空间的半透膜组件，使被处理水流入所述第一空间，对所述第一空间进行加压来使所述被处理水中含有的水透过所述半透膜从而得到浓缩水，而且使所述被处理水的一部分或者所述浓缩水的至少一部分流入所述第二空间而得到稀释水，所述被处理水中，硫酸根离子浓度为20000mg/L以上，钠离子以及铵离子当中的至少一者的浓度为10000mg/L以上。

本发明提供一种浓缩装置，具备半透膜处理单元，所述半透膜处理单元使用具有由半透膜分隔出的第一空间和第二空间的多级连接的半透膜组件，使被处理水流入第一级的半透膜组件的第一空间，对所述第一空间进行加压来使所述被处理水中含有的水透过所述半透膜从而得到浓缩水，对该浓缩水进一步使用下一级以后的半透膜组件进行处理而得到浓缩水，而且使所述被处理水的一部分或者所述浓缩水的至少一部分或者从其他的半透膜组件得到的稀释水的至少一部分流入各级的半透膜组件的第二空间而得到稀释水，所述被处理水中，硫酸根离子浓度为20000mg/L以上，钠离子以及铵离子当中的至少一者的浓度为10000mg/L以上。

在所述浓缩装置中，优选地，所述浓缩装置还具备渗透通量调节单元，所述渗透通量调节单元使所述半透膜组件的渗透通量成为0.005m/d～0.05m/d的范围。

在所述浓缩装置中，优选地，所述浓缩装置还具备流量调节单元，所述流量调节单元使所述第一空间的流量大于所述第二空间的流量。

在所述浓缩装置中，优选地，所述半透膜组件是中空纤维膜组件。

本发明提供一种水处理方法，包括所述浓缩方法，且在所述半透膜处理工序的前级包括反渗透膜处理工序。

在所述水处理方法中，优选地，在所述半透膜处理工序的后级包括从由所述半透膜处理工序得到的浓缩水中将硫酸根离子和铵离子回收为硫酸铵的晶体的回收工序以及将硫酸根离子和钠离子回收为硫酸钠的晶体的回收工序当中的至少一个后处理工序。

在所述水处理方法中，优选地，针对半导体工厂的排水进行所述反渗透膜处理工序。

本发明提供一种水处理装置，具备所述浓缩装置以及设置于所述半透膜处理单元的前级的反渗透膜处理单元。

在所述水处理装置中，优选地，在所述半透膜处理单元的后级具备从由所述半透膜处理单元得到的浓缩水中将硫酸根离子和铵离子回收为硫酸铵的晶体的回收单元以及将硫酸根离子和钠离子回收为硫酸钠的晶体的回收单元当中的至少1个后处理单元。

在所述水处理装置中，优选地，所述反渗透膜处理单元是针对半导体工厂的排水进行反渗透膜处理的单元。

(发明效果)

通过本发明，能够提供能以低成本对高浓度包含硫酸根离子、钠离子以及铵离子当中的至少一者的被处理水进行浓缩、且能降低高离子浓度的废液量的浓缩方法、浓缩装置、包含该浓缩方法的水处理方法以及包含该浓缩装置的水处理装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的浓缩装置的一例的概略构成图。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的浓缩装置的其他例的概略构成图。

图3是表示本发明的实施方式所涉及的浓缩装置的其他例的概略构成图。

图4是表示本发明的实施方式所涉及的浓缩装置的其他例的概略构成图。

图5是表示本发明的实施方式所涉及的浓缩装置的其他例的概略构成图。

图6是表示本发明的实施方式所涉及的浓缩装置的其他例的概略构成图。

图7是表示本发明的实施方式所涉及的浓缩装置的其他例的概略构成图。

图8是表示本发明的实施方式所涉及的水处理装置的一例的概略构成图。

具体实施方式

以下，针对本发明的实施方式进行说明。本实施方式是实施本发明的一例，本发明不限于本实施方式。

＜浓缩方法以及浓缩装置＞

图1示出本发明的实施方式所涉及的浓缩装置的一例的概略，针对其构成进行说明。

图1所示的浓缩装置1例如具备膜组件10作为半透膜处理单元，该半透膜处理单元使用具有由半透膜分隔出的第一空间(浓缩侧)和第二空间(透过侧)的半透膜组件，使包含硫酸根离子、钠离子以及铵离子当中的至少一者的被处理水流入第一空间，对第一空间进行加压来使被处理水中含有的水透过半透膜从而得到浓缩水，而且使被处理水的一部分流入第二空间而得到稀释水。膜组件10具有由半透膜12分隔出的第一空间14以及第二空间16。浓缩装置1可以具备对被处理水进行贮存的被处理水槽。

在图1的浓缩装置1中，在膜组件10的第一空间入口经由泵18连接有配管24，在泵18的下游侧从配管24分支出的配管26经由阀22与膜组件10的第二空间入口连接。在膜组件10的第一空间出口经由阀23连接有配管28，在膜组件10的第二空间出口连接有配管30。

泵18例如是以与输入的驱动频率对应的旋转速度被驱动，吸入被处理水并向膜组件10加压喷出的加压泵。泵18例如设置有将与输入的指令信号对应的驱动频率向泵18输出的逆变器20。阀22、阀23例如是能够手动或自动地调节开闭度的阀。

图1的浓缩装置1是如下装置：使用具有由半透膜12分隔出的第一空间14和第二空间16的膜组件10，将被处理水从膜组件10的第一空间入口通过第一空间14和第二空间入口向第二空间16通水，对第一空间14进行加压，从而使该第一空间14的被处理水中含有的水经由半透膜12透过第二空间16而浓缩水。即，在浓缩装置1中，使用半透膜12对被处理水进行浓缩。浓缩装置1是向膜组件10的第一空间14和第二空间16两者供给被处理水并进行浓缩处理的装置。

在浓缩装置1中，含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水在阀门23打开的状态下，通过泵18通过配管24，从膜组件10的第一空间入口向第一空间14加压输送而通水。另外，被处理水在阀门22打开的状态下，通过从配管24分支出的配管26，从膜组件10的第二空间入口向第二空间16输送而通水。被加压的被处理水中含有的水的一部分经由半透膜12从第一空间14向第二空间16透过。此时，硫酸根离子等离子的大部分无法透过半透膜12，因此未透过半透膜12的第一空间14内的水被浓缩。另一方面，在第二空间16中，通过配管26而通水的被处理水的一部分与透过半透膜12的离子浓度低的透过水合流，因此，稀释效果起作用。在第一空间14得到的浓缩水从第一空间出口通过配管28排出，在第二空间16得到的稀释水从第二空间出口通过配管30排出。在此，在膜组件10中，第一空间14被加压，该第一空间14的被处理水中含有的水经由半透膜12透过第二空间16，在第一空间14得到浓缩水(浓缩工序)，并且在第二空间16得到稀释水(稀释工序)。在第一空间14得到的浓缩水的一部分通过配管28向系统外排出。

在此，配管24、26、泵18等作为向膜组件10的第一空间14和第二空间16两者供给被处理水的供给单元发挥功能。

在第二空间16得到的稀释水可以通过配管30向系统外排出，也可以根据需要向稀释水槽送液并贮存后排出到系统外。也可以是，稀释水的至少一部分被输送到被处理水槽，在被处理水槽中与被处理水混合。也可以对稀释水的至少一部分进行其他处理。

如上所述，从作为处理对象的含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水中，得到硫酸根离子等离子被浓缩的处理水(浓缩水)和稀释水，进行被处理水的减容。

通过在膜组件10的第一空间14和第二空间16中通水包含硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水，能够减小半透膜12的第一空间14侧和第二空间16侧的渗透压差，以更少的消耗能量浓缩被处理水中的高离子浓度的硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者。即，能够以低成本对含有高浓度的硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水进行浓缩，能够降低高离子浓度的废液量。

作为调节向膜组件10的被处理水的供给流量、透过水流量和浓缩水流量的调节方法，例如，进行以下的方法即可。

在泵18设置控制驱动频率的逆变器20，调节向膜组件10供给被处理水的供给流量。优选在泵18设置逆变器20，但也可以不设置。只要在第一空间14侧和第二空间16侧两者进行被处理水的供给，在第二空间16的入口前设置阀22，在第一空间14的出口设置阀23，通过手动或自动地调节阀22和阀23的开度来调节向第一空间14侧的供给水流量与向第二空间16侧的供给水流量之比即可。

在透过水流量、浓缩水流量不足的情况下，提高泵18的逆变器20的频率来增加被处理水的供给量即可。

在配管28的第一空间14的出口设置能够调节开闭度的阀23，通过阀23的开度能够进行浓缩水流量、第一空间14的入口以及第一空间14的出口的压力调整。

通过这些操作，能够调节为给定的第一空间14侧的压力、各种流量。

另外，也可以通过不同的泵进行被处理水的向第一空间14侧、第二空间16侧的供给。在利用不同的泵进行被处理水的供给的情况下，也可以在各个泵设置控制驱动频率的逆变器。

通过对第一空间14侧和第二空间16侧这两者流入相同或相近浓度的被处理水，能够降低半透膜12产生的渗透压，降低所需压力。其结果，能够浓缩基于以往的反渗透膜法无法浓缩的浓度的被处理水。

图2表示本发明的实施方式的浓缩装置的另一例的概略，对其结构进行说明。

图2所示的浓缩装置2使用具有由半透膜分隔出的第一空间(浓缩侧)和第二空间(透过侧)的半透膜组件，使含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水流入第一空间，对第一空间进行加压，使被处理水中含有的水透过半透膜，由此得到浓缩水，并且在第二空间中，作为流入浓缩水的至少一部分而得到稀释水的半透膜处理单元，例如具备膜组件10。膜组件10具有由半透膜12分隔出的第一空间14和第二空间16。浓缩装置2也可以具备贮存被处理水的被处理水槽。

在图2的浓缩装置2中，在膜组件10的第一空间入口经由泵18连接有配管24。在膜组件10的第一空间出口经由阀23连接有配管28。在阀23的上游侧从配管28分支出的配管34经由阀32与膜组件10的第二空间入口连接。在膜组件10的第二空间出口连接有配管36。

泵18例如是以与输入的驱动频率对应的旋转速度被驱动、且吸入被处理水并向膜组件10加压喷出的加压泵。泵18例如设置有将与输入的指令信号对应的驱动频率向泵18输出的逆变器20。阀23、阀32例如是能够手动或自动地调节开闭度的阀。

图2的浓缩装置2是如下装置：使用具有由半透膜12分隔出的第一空间14及第二空间16的膜组件10，将被处理水从膜组件10的第一空间入口向第一空间14通水，并且将从膜组件10的第一空间14的第一空间出口排出的浓缩水的至少一部分从膜组件10的第二空间入口向第二空间16通水，对第一空间14进行加压，由此使该第一空间14的被处理水中含有的水经由半透膜12透过第二空间16而浓缩水。即，在浓缩装置2中，使用半透膜12对被处理水进行浓缩。浓缩装置2是向膜组件10的第一空间14供给被处理水、且将从第一空间14的出口得到的浓缩水的至少一部分向膜组件10的第二空间16供给而进行浓缩处理的装置。

对本实施方式的水处理方法和浓缩装置2的动作进行说明。

在浓缩装置2中，含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水在阀门23打开的状态下，由泵18通过配管24从膜组件10的第一空间入口向第一空间14加压输送而通水。被加压的被处理水中含有的水的一部分经由半透膜12从第一空间14向第二空间16透过。此时，硫酸根离子等离子的大部分无法透过半透膜12，因此未透过半透膜12的第一空间14内的水被浓缩。另一方面，在第二空间16中，通过配管34通水的浓缩水的一部分与透过半透膜12的离子浓度低的透过水合流，因此，稀释效果起作用。在第一空间14得到的浓缩水从第一空间出口通过配管28排出，浓缩水的至少一部分在阀32为打开状态下，通过从配管28分支出的配管34，从膜组件10的第二空间入口向第二空间16输送而通水。在第二空间16得到的稀释水从第二空间出口通过配管36排出。在此，在膜组件10中，第一空间14被加压，该第一空间14的被处理水中含有的水经由半透膜12透过第二空间16，在第一空间14得到浓缩水(浓缩工序)，并且在第二空间16得到稀释水(稀释工序)。在第一空间14中得到的浓缩水的一部分也可以通过配管28向系统外排出。浓缩水的至少一部分如上述那样通过配管28、34向膜组件10的第二空间16送液、通水。

在此，配管24、28、34、泵18等作为向膜组件10的第一空间14供给被处理水并将从第一空间14的出口得到的浓缩水的至少一部分向膜组件10的第二空间16供给的供给单元发挥功能。

在第二空间16得到的稀释水可以通过配管36向系统外排出，也可以根据需要向稀释水槽送液并贮存后排出到系统外。也可以是，稀释水的至少一部分被输送到被处理水槽，在被处理水槽中与被处理水混合。也可以对稀释水的至少一部分进行其他处理。

如上所述，从作为处理对象的含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水中，得到硫酸根离子等离子被浓缩的处理水(浓缩水)和稀释水，进行被处理水的减容。

通过在膜组件10的第一空间14通水包含硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水，向第二空间16流入在第一空间14中得到的浓缩水的至少一部分，能够减小半透膜12的第一空间14侧和第二空间16侧的渗透压差，以更少的消耗能量浓缩被处理水中的高离子浓度的硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者。即，能够以低成本对含有高浓度的硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水进行浓缩，能够降低高离子浓度的废液量。

作为调节向膜组件10的被处理水的供给流量、透过水流量和浓缩水流量的调节方法，例如，进行以下的方法即可。

在泵18设置控制驱动频率的逆变器20，调节向膜组件10供给被处理水的供给流量。优选在泵18设置逆变器20，但也可以不设置。在第一空间14侧进行被处理水的供给，在第一空间14的出口设置阀23，在第二空间16的入口前设置阀32，通过手动或自动地调节阀23、阀32的开度，调节向第一空间14侧的供给水流量与向第二空间16侧的供给水流量之比即可。

在透过水流量、浓缩水流量不足的情况下，提高泵18的逆变器20的频率来增加被处理水的供给量即可。

在配管28的第一空间14的出口设置能够调节开闭度的阀23，通过阀23的开度能够进行浓缩水流量、第一空间14的入口以及第一空间14的出口的压力调整。

通过这些操作，能够调节为给定的第一空间14侧的压力、各种流量。

另外，也可以在配管34的中途设置贮存浓缩水的浓缩水槽，通过不同的泵进行被处理水的向第一空间14侧、第二空间16侧的供给。在利用不同的泵进行被处理水以及浓缩水的供给的情况下，也可以在各个泵设置控制驱动频率的逆变器。

通过对第一空间14侧流入被处理水，对第二空间16侧流入接近浓度的浓缩水，能够降低半透膜12产生的渗透压，降低所需压力。其结果，能够浓缩基于以往的反渗透膜法无法浓缩的浓度的被处理水。

在本发明的实施方式的浓缩方法和浓缩装置中，通水的被处理水的硫酸根离子浓度为20000mg/L以上，钠离子和铵离子当中的至少一者的浓度为10000mg/L以上。被处理水的硫酸根离子浓度优选为40000mg/L以上，更优选为40000～250000mg/L的范围。被处理水的钠离子和铵离子当中的至少一者浓度优选为20000mg/L以上，更优选为20000～100000mg/L的范围。

第一空间14的入口压力优选为7MPa以下的范围，第二空间16的入口压力优选为比第一空间14的入口压力小的压力，第二空间16的入口压力更优选为第一空间14的入口压力的50％以下。由此，能够降低由压力引起的半透膜的破损风险。

优选使第一空间14侧的流量比第二空间16侧的流量大。若第一空间14侧的流量为第二空间16侧的流量以下，则存在渗透通量变得过高的情况。例如，泵18、逆变器20、阀22、阀23、阀32等作为使第一空间的流量比第二空间的流量大的流量调节单元发挥功能。

若渗透通量过大，则存在产生浓度差变大、污染风险变高、压力变得过高之类的问题的情况。另外，若渗透通量过小，则有时浓缩效率变差。从这些观点出发，膜组件10的渗透通量优选为0.005m/d～0.05m/d的范围，更优选为0.015m/d～0.04m/d的范围。另外，渗透通量定义为每单位时间、每单位膜面积的透过流量。例如，泵18、逆变器20、阀22、阀23、阀32等作为将渗透通量控制在上述范围的渗透通量调节单元发挥功能。

另外，阀的设置位置、设置数量只不过是一例，可以比图1、图2所示的数量多，也可以设置在其他配管当中的至少一者。另外，可以在各配管当中的至少一个设置流量计作为测量流量的流量测量单元，设置压力计作为测量压力的压力测量单元。

在本实施方式的浓缩方法和浓缩装置中，也可以使用多级式的半透膜组件。这种结构的浓缩装置的例子如图3、图4、图5所示。图3、图4、图5所示的浓缩装置具有将半透膜组件串联3级进行组合后的结构。

图3所示的浓缩装置3例如具备第一级膜组件10a、第二级膜组件10b、第三级膜组件10c作为半透膜处理单元，该半透膜处理单元使用具有由半透膜分隔出的第一空间(浓缩侧)和第二空间(透过侧)的多级连接的半透膜组件，使含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水流入第一级的半透膜组件的第一空间，对第一空间进行加压，使被处理水中含有的水透过半透膜，从而得到浓缩水，对该浓缩水进一步使用下一级以后的半透膜组件进行处理而得到浓缩水，并且使被处理水的一部分或浓缩水的一部分流入各级的半透膜组件的第二空间而得到稀释水。各个膜组件具有由半透膜12分隔出的第一空间14以及第二空间16。浓缩装置3也可以具备贮存来自第一级膜组件10a的稀释水的稀释水槽60a、贮存来自第二级膜组件10b的稀释水的稀释水槽60b、贮存来自第三级膜组件10c的稀释水的稀释水槽60c。浓缩装置3是向第一级膜组件的第一空间及第二空间供给被处理水、且将该浓缩水依次供给至下一级膜组件的第一空间及第二空间而进行浓缩处理的装置。

在图3的浓缩装置3中，在第一级膜组件10a的第一空间入口经由泵18连接有配管40。从配管40的泵18的下游侧分支出的配管42经由阀22a与膜组件10a的第二空间入口连接。第一级膜组件10a的第二空间出口与稀释水槽60a的入口通过配管46连接。第一级膜组件10a的第一空间出口与第二级膜组件10b的第一空间入口通过配管44连接。从配管44分支出的配管48经由阀22b与第二级膜组件10b的第二空间入口连接。第二级膜组件10b的第二空间出口与稀释水槽60b的入口通过配管52连接。第二级膜组件10b的第一空间出口与第三级膜组件10c的第一空间入口通过配管50连接。从配管50分支出的配管54经由阀22c与第三级膜组件10c的第二空间入口连接。第三级膜组件10c的第二空间出口与稀释水槽60c的入口通过配管58连接。在第三级膜组件10c的第一空间出口经由阀23连接有配管56。

浓缩装置3是如下装置：使用具有由半透膜12分隔出的第一空间14及第二空间16的多级式的膜组件，向第一级膜组件的第一空间及第二空间供给被处理水，将该浓缩水依次供给至下一级的膜组件的第一空间及第二空间，通过对各级的第一空间14进行加压，经由半透膜12使包含于该第一空间14的水透过第二空间16而浓缩水。即，在浓缩装置3中，使用半透膜12对被处理水进行浓缩，该浓缩水进一步使用下一级的半透膜12进行浓缩。

具体而言，在浓缩装置3中，含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水在阀门23打开的状态下，由泵18通过配管40向第一级膜组件10a的第一空间14a送液，从配管40分支出的被处理水在阀门22a打开的状态下通过配管42向第一级膜组件10a的第二空间16a输送。在第一级膜组件10a中，第一空间14a被加压，该第一空间14a所含的水经由半透膜12a向第二空间16a透过(浓缩工序(第一级))，并且在第二空间16a得到稀释水(稀释工序(第一级))。在第一级膜组件10a的第二空间16a中得到的稀释水通过配管46根据需要贮存于稀释水槽60a后，向系统外排出。

在第一级膜组件10a的第一空间14a得到的浓缩水通过配管44向第二级膜组件10b的第一空间14b输送，从配管44分支出的浓缩水在阀门22b打开的状态下通过配管48向第二级膜组件10b的第二空间16b输送。在第二级膜组件10b中，第一空间14b被加压，该第一空间14b所含的水经由半透膜12b向第二空间16b透过(浓缩工序(第二级))，并且在第二空间16b得到稀释水(稀释工序(第二级))。在第二级膜组件10b的第二空间16b得到的稀释水通过配管52根据需要贮存于稀释水槽60b后，向系统外排出。

在第二级膜组件10b的第一空间14b得到的浓缩水通过配管50向第三级膜组件10c的第一空间14c输送，从配管50分支出的浓缩水在阀门22c打开的状态下通过配管54向第三级膜组件10c的第二空间16c输送。在第三级膜组件10c中，第一空间14c被加压，该第一空间14c所含的水经由半透膜12c向第二空间16c透过(浓缩工序(第三级))，并且在第二空间16c得到稀释水(稀释工序(第三级))。在第三级膜组件10c的第二空间16c得到的稀释水通过配管58根据需要贮存于稀释水槽60c后，向系统外排出。在第三级膜组件10c的第一空间14c得到的浓缩水通过配管56向系统外排出。

在此，泵18、配管40、42、44、48、50、54等作为向各级的膜组件10a、10b、10c的第一空间14a、14b、14c、第二空间16a、16b、16c供给被处理水或浓缩水的供给单元发挥功能。

由各级的膜组件10a、10b、10c的第二空间16a、16b、16c得到的稀释水可以向系统外排出，也可以根据需要向稀释水槽60a、60b、60c送液并贮存后排出到系统外。稀释水的至少一部分也可以与第一级膜组件10a的被处理水混合。也可以对稀释水的至少一部分进行其他处理。

如上所述，从作为处理对象的含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水中，得到硫酸根离子等离子被浓缩的处理水(最终级的浓缩水)和稀释水(各级的稀释水)，进行被处理水的减容。

图4所示的浓缩装置4例如具备第一级膜组件10a、第二级膜组件10b、第三级膜组件10c作为半透膜处理单元，该半透膜处理单元使用具有由半透膜分隔出的第一空间(浓缩侧)和第二空间(透过侧)的多级连接的半透膜组件，使含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水流入第一级的半透膜组件的第一空间，对第一空间进行加压，使被处理水中含有的水透过半透膜，从而得到浓缩水，将该浓缩水进一步使用下一级以后的半透膜组件进行处理而得到浓缩水，并且使浓缩水的至少一部分流入各级的半透膜组件的第二空间而得到稀释水。各个膜组件具有由半透膜12分隔出的第一空间14以及第二空间16。浓缩装置4也可以具备贮存来自第一级膜组件10a的稀释水的稀释水槽62a、贮存来自第二级膜组件10b的稀释水的稀释水槽62b、贮存来自第三级膜组件10c的稀释水的稀释水槽62c。浓缩装置4是向第一级膜组件的第一空间供给被处理水、且将该浓缩水依次供给至下一级的膜组件的第一空间及自身的第二空间而进行浓缩处理的装置。

在图4的浓缩装置4中，在第一级膜组件10a的第一空间入口经由泵18连接有配管40。第一级膜组件10a的第一空间出口与第二级膜组件10b的第一空间入口通过配管44连接。从配管44分支出的配管64经由阀32a与膜组件10a的第二空间入口连接。第一级膜组件10a的第二空间出口与稀释水槽62a的入口通过配管66连接。第二级膜组件10b的第一空间出口与第三级膜组件10c的第一空间入口通过配管50连接。从配管50分支出的配管68经由阀32b与膜组件10b的第二空间入口连接。第二级膜组件10b的第二空间出口与稀释水槽62b的入口通过配管70连接。在第三级膜组件10c的第一空间出口经由阀23连接有配管56。在阀23的上游侧从配管56分支出的配管72经由阀32c与膜组件10c的第二空间入口连接。第三级膜组件10c的第二空间出口与稀释水槽62c的入口通过配管74连接。

浓缩装置4是如下装置：使用具有由半透膜12分隔出的第一空间14及第二空间16的多级式的膜组件，向第一级膜组件的第一空间供给被处理水，将该浓缩水依次供给至下一级的膜组件的第一空间及自身的第二空间，通过对各级的第一空间14进行加压，从而使包含于该第一空间14的水经由半透膜12透过第二空间16而浓缩水。即，在浓缩装置4中，使用半透膜12对被处理水进行浓缩，该浓缩水进一步使用下一级的半透膜12进行浓缩。

具体而言，在浓缩装置4中，含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水在阀门23打开的状态下通过泵18通过配管40向第一级膜组件10a的第一空间14a送液。在第一级膜组件10a中，第一空间14a被加压，该第一空间14a所含的水经由半透膜12a向第二空间16a透过(浓缩工序(第一级))，并且在第二空间16a得到稀释水(稀释工序(第一级))。在第一级膜组件10a的第一空间14a得到的浓缩水通过配管44向第二级膜组件10b的第一空间14b输送，从配管44分支出的浓缩水在阀门32a打开的状态下通过配管64向第一级膜组件10a的第二空间16a输送。在第一级膜组件10a的第二空间16a中得到的稀释水通过配管66根据需要贮存于稀释水槽62a后，向系统外排出。

在第二级膜组件10b中，第一空间14b被加压，该第一空间14b所含的水经由半透膜12b向第二空间16b透过(浓缩工序(第二级))，并且在第二空间16b得到稀释水(稀释工序(第二级))。在第二级膜组件10b的第一空间14b得到的浓缩水通过配管50向第三级膜组件10c的第一空间14c输送，从配管50分支出的浓缩水在阀门32b打开的状态下通过配管68向第二级膜组件10b的第二空间16b输送。在第二级膜组件10b的第二空间16b得到的稀释水通过配管70根据需要贮存于稀释水槽62b后，向系统外排出。

在第三级膜组件10c中，第一空间14c被加压，该第一空间14c所含的水经由半透膜12c向第二空间16c透过(浓缩工序(第三级))，并且在第二空间16c得到稀释水(稀释工序(第三级))。在第三级膜组件10c的第一空间14c得到的浓缩水通过配管56排出，从配管56分支出的浓缩水在阀门32c打开的状态下通过配管72向第三级膜组件10c的第二空间16c送液。在第三级膜组件10c的第二空间16c得到的稀释水通过配管74根据需要贮存于稀释水槽62c后，向系统外排出。

在此，泵18、配管40、44、64、50、68、56、72等作为向各级的膜组件10a、10b、10c的第一空间14a、14b、14c、第二空间16a、16b、16c供给被处理水或浓缩水的供给单元发挥功能。

由各级的膜组件10a、10b、10c的第二空间16a、16b、16c得到的稀释水可以向系统外排出，也可以根据需要向稀释水槽62a、62b、62c输送并贮存后排出到系统外。稀释水的至少一部分也可以与第一级膜组件10a的被处理水混合。也可以对稀释水的至少一部分进行其他处理。

如上所述，从作为处理对象的含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水中，得到硫酸根离子等离子被浓缩的处理水(最终级的浓缩水)和稀释水(各级的稀释水)，进行被处理水的减容。

在使用多级式的膜组件的情况下，也可以串行地进行第二空间侧的通水。图5表示这样的结构的浓缩装置的一个例子。图5所示的浓缩装置5例如具备第一级膜组件10a、第二级膜组件10b、第三级膜组件10c作为半透膜处理单元，该半透膜处理单元使用具有由半透膜分隔出的第一空间(浓缩侧)和第二空间(透过侧)的多级连接的半透膜组件，使含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水流入第一级的半透膜组件的第一空间，对第一空间进行加压，使被处理水中含有的水透过半透膜，从而得到浓缩水，对该浓缩水进一步使用下一级以后的半透膜组件进行处理而得到浓缩水，并且使作为使从浓缩水的至少一部分或其他半透膜组件得到的稀释水的至少一部分流入各级的半透膜组件的第二空间而得到稀释水。各个膜组件具有由半透膜12分隔出的第一空间14以及第二空间16。浓缩装置5是向第一级膜组件的第一空间供给被处理水、且将该浓缩水依次供给至下一级膜组件的第一空间而进行浓缩处理的装置。

在图5的浓缩装置5中，在第一级膜组件10a的第一空间入口经由泵18连接有配管40。第一级膜组件10a的第一空间出口与第二级膜组件10b的第一空间入口通过配管44连接。第二级膜组件10b的第一空间出口与第三级膜组件10c的第一空间入口通过配管50连接。在第三级膜组件10c的第一空间出口经由阀23连接有配管56。在阀23的上游侧从配管56分支出的配管76经由阀32与膜组件10c的第二空间入口连接。第三级膜组件10c的第二空间出口与第二级膜组件10b的第二空间入口通过配管78连接。第二级膜组件10b的第二空间出口与第一级膜组件10a的第二空间入口通过配管80连接。在第一级膜组件10a的第二空间出口连接有配管82。

浓缩装置(5)是如下装置：使用具有由半透膜(12)分隔出的第一空间(14)和第二空间(16)的多级式的膜组件，向第一级膜组件的第一空间供给被处理水，使该浓缩水依次串行地流入下一级的膜组件的第一空间，将最终级的膜组件的浓缩水的至少一部分向自身的第二空间供给，使得到的稀释水串行地流入其前级的膜组件的第二空间，通过对各级的第一空间(14)进行加压，经由半透膜(12)使包含于该第一空间(14)的水透过第二空间(16)而浓缩水。即，在浓缩装置5中，使用半透膜12对被处理水进行浓缩，该浓缩水进一步使用下一级的半透膜12进行浓缩。

具体而言，在浓缩装置5中，含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水在阀门23打开的状态下通过泵18通过配管40向第一级膜组件10a的第一空间14a送液。另一方面，经由后述的第三级膜组件10c的第二空间16c、第二级膜组件10b的第二空间16b输送的稀释水通过配管80向第一级膜组件10a的第二空间16a输送。在第一级膜组件10a中，第一空间14a被加压，该第一空间14a所含的水经由半透膜12a向第二空间16a透过(浓缩工序(第一级))，并且在第二空间16a得到稀释水(稀释工序(第一级))。在第一级膜组件10a的第一空间14a得到的浓缩水通过配管44向第二级膜组件10b的第一空间14b输送。在第一级膜组件10a的第二空间16a中得到的稀释水通过配管82向系统外排出。

在第二级膜组件10b中，经由后述的第三级膜组件10c的第二空间16c输送的稀释水通过配管78向第二级膜组件10b的第二空间16b输送。第一空间14b被加压，该第一空间14b所含的水经由半透膜12b向第二空间16b透过(浓缩工序(第二级))，并且在第二空间16b得到稀释水(稀释工序(第二级))。在第二级膜组件10b的第一空间14b得到的浓缩水通过配管50向第三级膜组件10c的第一空间14c输送。在第二级膜组件10b的第二空间16b得到的稀释水通过配管80向第一级膜组件10a的第二空间16a输送。

在第三级膜组件10c中，如下述那样通过第三级膜组件10c的第一空间14c得到的浓缩水通过配管56、76向第二空间16c送液。第一空间14c被加压，该第一空间14c所含的水经由半透膜12c向第二空间16c透过(浓缩工序(第三级))，并且在第二空间16c得到稀释水(稀释工序(第三级))。在第三级膜组件10c的第一空间14c得到的浓缩水通过配管56排出，从配管56分支出的浓缩水在阀门32打开的状态下通过配管76向第三级膜组件10c的第二空间16c送液。在第三级膜组件10c的第二空间16c得到的稀释水通过配管78向第二级膜组件10b的第二空间16b送液。

在此，泵18、配管40、44、50、56、76、78、80等作为向各级的膜组件10a、10b、10c的第一空间14a、14b、14c、第二空间16a、16b、16c供给被处理水或浓缩水或稀释水的供给单元发挥功能。

在膜组件10a的第二空间16a得到的稀释水可以向系统外排出，也可以根据需要向稀释水槽送液并贮存后排出到系统外。稀释水的至少一部分也可以与第一级膜组件10a的被处理水混合。也可以对稀释水的至少一部分进行其他处理。

如上所述，从作为处理对象的含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水中，得到硫酸根离子等离子被浓缩后的处理水(最终级的浓缩水)和稀释水(最终级的稀释水)，进行被处理水的减容。

在图3所示的浓缩装置3、图4所示的浓缩装置4、图5所示的浓缩装置5中，随着从第一级到后级的膜组件，向各膜组件供给的被处理水被一次次浓缩，因此呈越来越高的浓度。最终浓缩至高浓度，因此通过能够降低渗透压的本方法，能够浓缩至在以往的反渗透膜法中因渗透压的影响而难以浓缩的浓度。

在向第一级膜组件10a供给被处理水时，例如施加7MPa以下的压力，向后级的膜组件的被处理水的供给只要通过施加于第一级膜组件10a的压力来进行即可。各膜组件中的第一空间14的入口压力优选为7MPa以下的范围，第二空间16的入口压力优选为比第一空间14的入口压力小的压力，第二空间16的入口压力更优选为第一空间14的入口压力的50％以下。由此，能够降低由压力引起的半透膜的破损风险。

优选使各膜组件10中的第一空间14侧的流量比第二空间16侧的流量大。若第一空间14侧的流量为第二空间16侧的流量以下，则有时后级的膜组件的第一空间14侧的流量不足。例如，泵18、逆变器20、阀22a、22b、22c、阀23、阀32a、32b、32c、阀32等作为使第一空间的流量比第二空间的流量大的流量调节单元发挥功能。

若渗透通量过大，则膜面的浓度极化变大，存在产生污染风险变高、压力变得过高这样的问题的情况。另外，若渗透通量过小，则有时浓缩效率变差。从这些观点出发，各膜组件10的渗透通量优选为0.005m/d～0.05m/d的范围，更优选为0.015m/d～0.04m/d的范围。例如，泵18、逆变器20、阀22a、22b、22c、阀23、阀32a、32b、32c、阀32等作为将渗透通量控制在上述范围的渗透通量调节单元发挥功能。

在流入第一段的膜组件10a的被处理水中硫酸根离子浓度为20000mg/L以上且钠离子及铵离子当中的至少一者的浓度为10000mg/L以上的情况下，从最终级的膜组件10的第一空间14侧排出的浓缩水优选具有硫酸铵或硫酸钠25重量％以上的浓度，更优选为30重量％以上的浓度。

另外，阀的设置位置、设置数量只不过是一个例子，可以比图3、图4、图5所示的数量多，也可以设置在其他配管当中的至少一者。另外，也可以各配管当中的至少一个设置流量计作为测量流量的流量测量单元，设置压力计作为测量压力的压力测量单元。

另外，图3、图4、图5是装置结构的一例，半透膜组件的排列、供给水的供给方法等也可以适当变更。

图5的浓缩装置与各级的膜组件的第一空间以及第二空间的每一个串联地通水，因此与图3、图4的浓缩装置相比，能够抑制整体的水量，能够降低泵的动力，因此优选。

在本实施方式的浓缩方法及浓缩装置中，也可以使用多级式的膜组件，作为各级的膜组件，使用具备并联连接的多个膜组件的膜组件单元。图6、图7表示这样的结构的浓缩装置的例子。图6、图7所示的浓缩装置具有如下结构：在第一级中，将半透膜组件以4列的并列的方式组合，在第二级中，将半透膜组件以4列的并列的方式组合，在第三级中，将半透膜组件以2列的并列的方式组合，在第四级中，将半透膜组件以2列的并列的方式组合，以串联的方式连接为4级。

图6所示的浓缩装置6例如具备第一级膜组件单元100a、第二级膜组件单元100b、第三级膜组件单元100c、第四级膜组件单元100d作为半透膜处理单元，该半透膜处理单元使用具有由半透膜分隔出的第一空间(浓缩侧)和第二空间(透过侧)的多级连接的半透膜组件，使含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水流入第一级的半透膜组件的第一空间，对第一空间进行加压，使被处理水中含有的水透过半透膜，从而得到浓缩水，对该浓缩水进一步使用下一级以后的半透膜组件进行处理而得到浓缩水，并且使被处理水的一部分或浓缩水的一部分流入各级的半透膜组件的第二空间而得到稀释水。第一级膜组件单元100a例如具备并联连接的4个膜组件，第二级膜组件单元100b例如具备并联连接的4个膜组件，第三级膜组件单元100c例如具备并联连接的2个膜组件，第四级膜组件单元100d例如具备并联连接的2个膜组件。各个膜组件10具有由半透膜12分隔出的第一空间14以及第二空间16。浓缩装置6也可以具备贮存被处理水的被处理水槽84和贮存来自第四级膜组件单元100d的浓缩水的浓缩水槽86。浓缩装置6是向第一级膜组件单元的各膜组件的第一空间及第二空间供给被处理水、且将该浓缩水依次供给至下一级的膜组件单元的各膜组件的第一空间及第二空间而进行浓缩处理的装置。

在图6的浓缩装置6中，被处理水槽84的出口与第一级膜组件单元100a的各膜组件的第一空间入口以及第二空间入口经由泵18通过配管88连接。第一级膜组件单元100a的各膜组件的第一空间出口与第二级膜组件单元100b的各膜组件的第一空间入口及第二空间入口通过配管90连接。第二级膜组件单元100b的各膜组件的第一空间出口与第三级膜组件单元100c的各膜组件的第一空间入口及第二空间入口通过配管94连接。第三级膜组件单元100c的各膜组件的第一空间出口与第四级膜组件单元100d的各膜组件的第一空间入口及第二空间入口通过配管98连接。第四级膜组件单元100d的各膜组件的第一空间出口与浓缩水槽86的入口通过配管104连接。在第一级膜组件单元100a的各膜组件的第二空间出口连接有配管92，在第二级膜组件单元100b的各膜组件的第二空间出口连接有配管96，在第三级膜组件单元100c的各膜组件的第二空间出口连接有配管102，在第四级膜组件单元100d的各膜组件的第二空间出口连接有配管106，配管96、102、106也可以与配管92合流。

浓缩装置6是如下装置：使用具备具有由半透膜12分隔出的第一空间14及第二空间16的膜组件10的多级式的膜组件单元，向第一级膜组件单元的各膜组件的第一空间及第二空间供给被处理水，将该浓缩水依次供给至下一级的膜组件单元的各膜组件的第一空间及第二空间，通过对各级膜组件的第一空间14进行加压，使包含于该第一空间14的水经由半透膜12透过第二空间16而浓缩水。即，在浓缩装置3中，使用半透膜12对被处理水进行浓缩，该浓缩水进一步使用下一级的半透膜12进行浓缩。

具体而言，在浓缩装置6中，含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水通过泵18从被处理水槽84通过配管88向第一级膜组件单元100a的各膜组件的第一空间14和第二空间16输送。在第一级膜组件单元100a的各膜组件中，第一空间14a被加压，该第一空间14所含的水经由半透膜12向第二空间16透过(浓缩工序(第一级))，并且在第二空间16得到稀释水(稀释工序(第一级))。在第一级膜组件10的第二空间16得到的稀释水通过配管92根据需要贮存于稀释水槽后，向系统外排出。

在第一级膜组件单元100a的各膜组件的第一空间14得到的浓缩水通过配管90向第二级膜组件单元100b的各膜组件的第一空间14及第二空间16输送。在第二级膜组件单元100b的各膜组件中，第一空间14被加压，该第一空间14所含的水经由半透膜12向第二空间16透过(浓缩工序(第二级))，并且在第二空间16得到稀释水(稀释工序(第二级))。在第二级膜组件单元100b的各膜组件的第二空间16中得到的稀释水通过配管96根据需要贮存在稀释水槽中后，向系统外排出。

在第二级膜组件单元100b的各膜组件的第一空间14得到的浓缩水通过配管94向第三级膜组件单元100c的各膜组件的第一空间14及第二空间16输送。在第三级膜组件单元100c的各膜组件中，第一空间14被加压，该第一空间14所含的水经由半透膜12向第二空间16透过(浓缩工序(第三级))，并且在第二空间16得到稀释水(稀释工序(第三级))。在第三级膜组件单元100c的各膜组件的第二空间16得到的稀释水通过配管102根据需要贮存在稀释水槽中后，向系统外排出。

在第三级膜组件单元100c的各膜组件的第一空间14中得到的浓缩水通过配管98向第四级膜组件单元100d的各膜组件的第一空间14和第二空间16输送。在第四级膜组件单元100d的各膜组件中，第一空间14被加压，该第一空间14所含的水经由半透膜12向第二空间16透过(浓缩工序(第四级))，并且在第二空间16得到稀释水(稀释工序(第四级))。在第四级膜组件单元100d的各膜组件的第一空间14中得到的浓缩水通过配管104，根据需要贮存于浓缩水槽86后，向系统外排出。在第四级膜组件单元100d的各膜组件的第二空间16中得到的稀释水通过配管106根据需要贮存在稀释水槽中后，向系统外排出。

在此，泵18、配管88、90、94、98等作为向各级的膜组件单元100a、100b、100c、100d的各膜组件的第一空间14、第二空间16供给被处理水或浓缩水的供给单元发挥功能。

在各级的膜组件单元100a、100b、100c、100d的各膜组件的第二空间16得到的稀释水可以向系统外排出，也可以根据需要向稀释水槽送液并贮存后排出到系统外。稀释水的至少一部分也可以返回到被处理水槽84，与第一级膜组件单元100a的被处理水混合。也可以对稀释水的至少一部分进行其他处理。

如上所述，从作为处理对象的含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水中，得到硫酸根离子等离子被浓缩的处理水(最终级的浓缩水)和稀释水(各级的稀释水)，进行被处理水的减容。

图7所示的浓缩装置7例如具备第一级膜组件单元100a、第二级膜组件单元100b、第三级膜组件单元100c、第四级膜组件单元100d作为半透膜处理单元，该半透膜处理单元使用具有由半透膜分隔出的第一空间(浓缩侧)和第二空间(透过侧)的多级连接的半透膜组件，使含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水流入第一级的半透膜组件的第一空间，对第一空间进行加压，使被处理水中含有的水透过半透膜，从而得到浓缩水，对该浓缩水进一步使用下一级以后的半透膜组件进行处理而得到浓缩水，并且使从浓缩水的至少一部分或从其他半透膜组件得到的稀释水的至少一部分流入各级的半透膜组件的第二空间而得到稀释水。第一级膜组件单元100a例如具备并联连接的4个膜组件，第二级膜组件单元100b例如具备并联连接的4个膜组件，第三级膜组件单元100c例如具备并联连接的2个膜组件，第四级膜组件单元100d例如具备并联连接的2个膜组件。各个膜组件10具有由半透膜12分隔出的第一空间14以及第二空间16。浓缩装置7也可以具备贮存被处理水的被处理水槽84和贮存来自第四级膜组件单元100d的浓缩水的浓缩水槽86。浓缩装置7是向第一级膜组件的第一空间供给被处理水、且将该浓缩水依次供给至下一级膜组件的第一空间而进行浓缩处理的装置。

在图7的浓缩装置7中，被处理水槽84的出口与第一级膜组件单元100a的各膜组件的第一空间入口经由泵18通过配管108连接。第一级膜组件单元100a的各膜组件的第一空间出口和第二级膜组件单元100b的各膜组件的第一空间入口通过配管110连接。第二级膜组件单元100b的各膜组件的第一空间出口与第三级膜组件单元100c的各膜组件的第一空间入口通过配管112连接。第三级膜组件单元100c的各膜组件的第一空间出口和第四级膜组件单元100d的各膜组件的第一空间入口通过配管114连接。第四级膜组件单元100d的各膜组件的第一空间出口与浓缩水槽86的入口通过配管116连接。从配管116分支出的配管118与第四级膜组件单元100d的各膜组件的第二空间入口连接。第四级膜组件单元100d的各膜组件的第二空间出口与第三级膜组件单元100c的各膜组件的第二空间入口通过配管120连接。第三级膜组件单元100c的各膜组件的第二空间出口与第二级膜组件单元100b的各膜组件的第二空间入口通过配管122连接。第二级膜组件单元100b的各膜组件的第二空间出口与第一级膜组件单元100a的各膜组件的第二空间入口通过配管124连接。在第一级膜组件单元100a的各膜组件的第二空间出口连接有配管126。

浓缩装置7是如下装置：使用具备具有由半透膜12分隔出的第一空间14及第二空间16的膜组件10的多级式的膜组件单元，向第一级膜组件单元的各膜组件的第一空间供给被处理水，使该浓缩水依次串行流入下一级的膜组件单元的各膜组件的第一空间，将最终级的膜组件单元的各膜组件的浓缩水的至少一部分供给至自身的第二空间，使所得到的稀释水串行流入其前级的膜组件单元的各膜组件的第二空间16，通过对各级的第一空间14进行加压，使包含于该第一空间14的水经由半透膜12透过第二空间16而浓缩水。即，在浓缩装置7中，使用半透膜12对被处理水进行浓缩，该浓缩水进一步使用下一级的半透膜12进行浓缩。

具体而言，在浓缩装置7中，含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水通过泵18从被处理水槽84通过配管108向第一级膜组件单元100a的各膜组件的第一空间14输送。另一方面，经由后述的第四级膜组件单元100d的各膜组件的第二空间16、第三级膜组件单元100c的各膜组件的第二空间16、第二级膜组件单元100b的各膜组件的第二空间16输送的稀释水通过配管124向第一级膜组件单元100a的各膜组件的第二空间16输送。在第一级膜组件单元100a的各膜组件中，第一空间14被加压，该第一空间14所含的水经由半透膜12向第二空间16透过(浓缩工序(第一级))，并且在第二空间16得到稀释水(稀释工序(第一级))。在第一级膜组件单元100a的各膜组件的第一空间14得到的浓缩水通过配管110向第二级膜组件单元100b的各膜组件的第一空间14输送。在第一级膜组件单元100a的各膜组件的第二空间16得到的稀释水通过配管126向系统外排出。

在第二级膜组件单元100b的各膜组件中，经由后述的第四级膜组件单元100d的各膜组件的第二空间16、第三级膜组件单元100c的各膜组件的第二空间16输送的稀释水通过配管122向第二级膜组件单元100b的各膜组件的第二空间16输送。第一空间14被加压，该第一空间14所含的水经由半透膜12向第二空间16透过(浓缩工序(第二级))，并且在第二空间16得到稀释水(稀释工序(第二级))。在第二级膜组件单元100b的各膜组件的第一空间14得到的浓缩水通过配管112向第三级膜组件单元100c的各膜组件的第一空间14输送。在第二级膜组件单元100b的各膜组件的第二空间16得到的稀释水通过配管124向第一级膜组件单元100a的各膜组件的第二空间16输送。

在第三级膜组件单元100c的各膜组件中，经由后述的第四级膜组件单元100d的各膜组件的第二空间16输送的稀释水通过配管120向第三级膜组件单元100c的各膜组件的第二空间16输送。第一空间14被加压，该第一空间14所含的水经由半透膜12向第二空间16透过(浓缩工序(第三级))，并且在第二空间16得到稀释水(稀释工序(第三级))。在第三级膜组件单元100c的各膜组件的第一空间14中得到的浓缩水通过配管114向第四级膜组件单元100d的各膜组件的第一空间14送液。在第三级膜组件单元100c的各膜组件的第二空间16得到的稀释水通过配管122向第二级膜组件单元100b的各膜组件的第二空间16输送。

在第四级膜组件单元100d的各膜组件中，如下所述，在第四级膜组件单元100d的各膜组件的第一空间14中得到的浓缩水通过配管116、118向第二空间16输送。第一空间14被加压，该第一空间14所含的水经由半透膜12向第二空间16透过(浓缩工序(第四级))，并且在第二空间16得到稀释水(稀释工序(第四级))。在第四级膜组件单元100d的各膜组件的第一空间14得到的浓缩水通过配管116，根据需要贮存于浓缩水槽86后，排出到系统外，从配管116分支出的浓缩水通过配管118向第四级膜组件单元100d的各膜组件的第二空间16输送。在第四级膜组件单元100d的各膜组件的第二空间16得到的稀释水通过配管120向第三级膜组件单元100c的各膜组件的第二空间16输送。

在此，泵18、配管108、110、112、114、116、118、120、122、124等作为向各级的膜组件单元100a、100b、100c、100d的各膜组件的第一空间14、第二空间16供给被处理水或浓缩水或稀释水的供给单元发挥功能。

在膜组件单元100a的各膜组件的第二空间16得到的稀释水可以向系统外排出，也可以根据需要向稀释水槽送液并贮存后排出到系统外。稀释水的至少一部分也可以返回到被处理水槽84，与第一级膜组件单元100a的被处理水混合。也可以对稀释水的至少一部分进行其他处理。

如上所述，从作为处理对象的含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水中，得到硫酸根离子等离子被浓缩后的处理水(最终级的浓缩水)和稀释水(最终级的稀释水)，进行被处理水的减容。

在向第一级膜组件单元100a的各膜组件供给被处理水时，例如施加7MPa以下的压力，向后级的膜组件单元的被处理水的供给只要通过施加于第一级膜组件单元100a的各膜组件的压力来进行即可。各膜组件中的第一空间14的入口压力优选为7MPa以下的范围，第二空间16的入口压力优选为比第一空间14的入口压力小的压力，第二空间16的入口压力更优选为第一空间14的入口压力的50％以下。由此，能够降低由压力引起的半透膜的破损风险。

优选使各膜组件10中的第一空间14侧的流量比第二空间16侧的流量大。若第一空间14侧的流量为第二空间16侧的流量以下，则有时后级的膜组件的第一空间14侧的流量不足。例如，泵18等作为使第一空间的流量比第二空间的流量大的流量调节单元发挥功能。

若渗透通量过大，则存在产生浓度差变大、污染风险变高、压力变得过高之类的问题的情况。另外，若渗透通量过小，则有时浓缩效率变差。从这些观点出发，各膜组件10的渗透通量优选为0.005m/d～0.05m/d的范围，更优选为0.015m/d～0.04m/d的范围。例如，泵18等作为将渗透通量控制在上述范围内的渗透通量调节单元发挥功能。

在流入第一级膜组件单元100a的各膜组件的被处理水中硫酸根离子浓度为20000mg/L以上、且钠离子及铵离子当中的至少一者的浓度为10000mg/L以上的情况下，从最终级的膜组件单元的各膜组件的第一空间14侧排出的浓缩水优选为具有硫酸铵或硫酸钠25重量％以上的浓度，更优选为30重量％以上的浓度。

另外，也可以在各配管当中的至少一者设置阀，阀的设置位置、设置数量无特别限制。另外，可以在各配管当中的至少一个设置流量计作为测量流量的流量测量单元，设置压力计作为测量压力的压力测量单元。

另外，图6、图7是装置构成的一例，半透膜组件的级数、并联数、排列、供给水的供给方法等也可以适当变更。

在如浓缩装置3、4、5、6、7那样使用多级式的膜组件的情况下，膜组件的级数只要根据作为目标的处理水的浓度等来决定即可。例如，在想要从更低浓度的被处理水得到更浓的浓度的处理水的情况下，增加膜组件单元的级数即可。

在如浓缩装置6、7那样使用具备并联连接的多个膜组件的膜组件单元作为各级的膜组件的情况下，各膜组件单元中的膜组件的个数只要根据被处理水的流量等来决定即可。

既可以在1个以上的级的膜组件设置浓缩水槽或稀释水槽，也可以在各级的膜组件设置浓缩水槽或稀释水槽。

作为膜组件所具备的半透膜12，例如可举出反渗透膜(RO膜)、正渗透膜(FO膜)、纳滤膜(NF膜)等半透膜。半透膜优选为反渗透膜、正渗透膜、纳滤膜。

作为构成半透膜12的材料，无特别限定，例如可举出乙酸纤维素系树脂等纤维素系树脂、聚醚砜系树脂等聚砜系树脂、聚酰胺系树脂等。

作为半透膜12的形状，可举出平膜、中空纤维膜、螺旋膜等。从能够增大半透膜的表面积等方面考虑，优选中空纤维膜。

被处理水只要是含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的水即可，无特别限制，例如可举出从半导体工厂排出的排水、从化学工厂排出的排水等。

＜水处理方法和水处理装置＞

对包括上述浓缩方法的水处理方法和具有上述浓缩装置的水处理装置进行说明。

本实施方式的水处理方法包括上述浓缩方法，例如，可以在半透膜处理工序的前级包括反渗透膜处理工序、凝聚沉淀处理工序、有机物去除处理工序、pH调整工序当中的至少一个前处理工序。

另外，本实施方式的水处理方法包括上述浓缩方法，例如可以在半透膜处理工序的后级包括从在半透膜处理工序中得到的浓缩水中将硫酸根离子和铵离子回收为硫酸铵的晶体的回收工序以及从在半透膜处理工序中得到的浓缩水中将硫酸根离子和钠离子回收为硫酸钠的晶体的回收工序当中的至少一个后处理工序。

本实施方式的水处理装置也可以具备：上述浓缩装置；以及例如设置于半透膜处理单元的前级的反渗透膜处理单元、凝聚沉淀处理单元、有机物去除处理单元、pH调整单元当中的至少一个前处理单元。

另外，本实施方式的水处理装置也可以在半透膜处理单元的后级具备例如从由半透膜处理单元得到的浓缩水中将硫酸根离子和铵离子回收为硫酸铵的晶体的回收单元以及从由半透膜处理单元得到的浓缩水中将硫酸根离子和钠离子回收为硫酸钠的晶体的回收单元当中的至少一个后处理单元。

图8表示具有本发明的实施方式的上述浓缩装置的水处理装置的一例的概略，对其结构进行说明。

图8所示的水处理装置8例如是对包含从半导体工厂等排出的硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的排水进行处理的装置，在上述浓缩装置1～7中的任一个的前级，具备反渗透膜处理装置200和贮存RO浓缩水的贮存槽202作为对排水进行反渗透膜处理而得到RO浓缩水和RO透过水的反渗透膜处理单元。另外，在上述浓缩装置1～7中的任一个的后级，具备水回收装置204作为从由浓缩装置1～7得到的稀释水中回收水的水回收单元，具备回收装置206作为从由浓缩装置1～7得到的浓缩水中将硫酸根离子和铵离子回收为硫酸铵的晶体或者将硫酸根离子和钠离子回收为硫酸钠的晶体的回收单元。

在水处理装置8中，反渗透膜处理装置200的RO浓缩水出口与贮存槽202、贮存槽202与浓缩装置1～7、浓缩装置1～7的稀释水出口与水回收装置204、浓缩装置1～7的浓缩水出口与回收装置206分别通过配管等连接。

例如，对于从半导体工厂等排出的含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的排水，在反渗透膜处理装置200中使用反渗透膜进行反渗透膜处理，得到RO浓缩水和RO透过水(反渗透膜处理工序)。通过反渗透膜处理得到的RO浓缩水根据需要贮存于贮存槽202后，成为具备半透膜组件的上述浓缩装置1～7的被处理水。根据被处理水的性状，也可以在浓缩装置1～7的前级设置有机物去除处理单元来去除有机物，或者设置pH调整装置来进行pH调整，或者设置过滤器等作为固液分离装置、颗粒状物质去除单元。

在浓缩装置1～7的任一个中，如上所述，进行浓缩处理，从作为处理对象的含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水中，得到硫酸根离子等离子被浓缩的处理水(浓缩水)和稀释水，进行被处理水的减容。

对于从浓缩装置1～7排出的稀释水，也可以在浓缩装置1～7的后级设置水回收装置204进行水回收(水回收工序)。对于从浓缩装置1～7排出的浓缩水，也可以在浓缩装置1～7的后级设置蒸发装置等回收装置206，进一步浓缩浓缩水，回收硫酸铵、硫酸钠等(回收工序)。在该情况下，由回收装置得到的回收水(蒸发水)可以返送到浓缩装置1～7的前级，即使在使用能够降低渗透压差的半透膜组件的浓缩装置1～7的前级返送蒸发水也不会成为缺点。

作为有机物去除处理单元，除了活性炭处理装置以外，还可以列举添加氧化剂的氧化装置等。作为活性炭处理装置，例如可举出填充有活性炭的活性炭塔等。

pH调整装置例如具备pH调整槽，添加pH调整剂来调整pH。作为pH调整剂，可举出盐酸、硫酸等酸、氢氧化钠等碱等。

反渗透膜处理装置200使用反渗透膜进行反渗透膜处理，得到RO浓缩水和RO透过水。

作为颗粒状物质去除单元，除了过滤器以外，还可以列举利用沉淀法的沉淀装置、利用加压浮起法的加压浮起装置等。作为过滤器，例如可列举出微滤膜(MF膜)、超滤膜(UF膜)等。

凝聚沉淀处理单元可以设置于浓缩装置1～7的前级。作为凝聚沉淀处理单元，例如使用无机凝聚剂、高分子凝聚剂等凝聚剂使悬浮物质等凝聚而形成絮凝物，进行固液分离。凝聚沉淀处理装置例如具备凝聚槽、絮凝物形成槽、沉淀槽等。

浓缩装置的结构例如是浓缩装置1～7的结构，根据所通水的被处理水的水质、回收的硫酸铵等的纯度来决定半透膜组件的结构、方式即可。

向浓缩装置1～7通水的被处理水中，硫酸根离子浓度为20000mg/L以上，钠离子和铵离子当中的至少一者的浓度为10000mg/L以上的浓度。

水回收单元从稀释水回收水。作为水回收装置204，可举出反渗透膜处理装置、电透析装置等。

回收单元从浓缩水中将硫酸根离子和铵离子回收为硫酸铵的晶体，或者从浓缩水中将硫酸根离子和钠离子回收为硫酸钠的晶体。作为回收装置206，可以举出蒸发器等蒸发装置、膜蒸馏装置、晶析装置、固液分离装置等。

通过本实施方式的水处理方法和水处理装置，能够以低成本对从半导体工厂等排出的高浓度含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水进行浓缩，能够降低高离子浓度的废液量。

实施例

以下，列举实施例和比较例来更具体地说明本发明，但本发明并不限定于以下的实施例。

＜实施例1＞

将在纯水中添加硫酸铵而制作的试验液作为被处理水，使用图1所示的浓缩装置1进行浓缩处理。改变被处理水中的硫酸铵的添加量(重量％)，通过泵将被处理水分别供给到膜组件的第一空间入口、第二空间入口，进行将浓缩水和稀释水返送回被处理水的循环运转。以此时的第二空间入口的流量为30L/h、第一空间出口的流量为120L/h的方式进行运转。被处理水、浓缩水、稀释水的硫酸铵浓度使用离子色谱仪(Thermo Fisher Scientific制)进行测量。作为半透膜组件，使用东洋纺公司制膜组件：东洋纺株式会社制5英寸膜(使用压力范围≤7MPa)。将结果示于表1。

＜比较例1＞

将在纯水中添加硫酸铵而制作的试验液作为被处理水，使用图1所示的浓缩装置1进行浓缩处理。改变被处理水中的硫酸铵的添加量，通过泵将被处理水供给到膜组件的第一空间入口，不供给到第二空间入口，进行将浓缩水和稀释水返送回被处理水的循环运转。以此时的第一空间出口的流量为120L/h的方式进行运转。被处理水、浓缩水、稀释水的硫酸铵浓度使用离子色谱仪进行测量。作为半透膜组件，使用东洋纺公司制膜组件：东洋纺株式会社制5英寸膜(使用压力范围≤7MPa)。将结果示于表1。

[表1]

如表1所示，在比较例1中，随着被处理水的硫酸铵的浓度变高，操作压增加，在20重量％以上的硫酸铵浓度的被处理水中无法在膜的使用压力范围内运转。在实施例1中，即使被处理水的硫酸铵的浓度为27重量％，也能够在膜的使用压力范围内进行运转。

<实施例2、3>

将在纯水中添加硫酸铵而制作的试验液作为被处理水，使用图1所示的浓缩装置1进行浓缩处理。通过泵将被处理水分别供给到膜组件的第一空间入口、第二空间入口，进行将浓缩水和稀释水返送回被处理水的循环运转。将此时的第二空间入口的流量设为30L/h，将第一空间出口的流量设定为已使用的半透膜组件的最低浓缩水流量即120L/h。被处理水、浓缩水、稀释水的硫酸铵浓度使用离子色谱仪进行测量。将被处理水的硫酸铵的浓度以2个浓度实施试验，将以3重量％硫酸铵溶液为被处理水的实施例2的结果示于表2，将以6重量％硫酸铵溶液作为被处理水的实施例3的结果示于表3。作为结果，示出渗透通量(＝透过水流量/膜面积)[m/d]和每单位组件的浓缩倍率(浓缩水浓度/被处理水浓度)[倍/个]。渗透通量的计算所需的透过水流量由第二空间出口的流量与第二空间入口的流量之差求得。作为半透膜组件，使用东洋纺公司制膜组件：东洋纺株式会社制5英寸膜(使用压力范围≤7MPa)。

[表2]

[表3]

如表2所示可知，若渗透通量为0.005m/d以下，则只能稍微浓缩。另外，若渗透通量为0.05m/d以上，则仅通过1级半透膜组件，就发生2.0倍以上的浓缩，存在污染风险变高的担忧。另外，在实验时的操作压的结果中，在渗透通量为0.07m/d时需要5.8MPa。

如表3所示，可知与表2的结果同样，若渗透通量为0.005m/d以下，则只能稍微浓缩。若渗透通量为0.07m/d以上，则被处理水的硫酸铵的浓度为6重量％而成为膜的耐压极限。

根据上述结果可知，渗透通量优选设为0.005-0.05m/d的范围。

如此可知，通过实施例的方法，能够以低成本对高浓度含有硫酸根离子、钠离子和铵离子当中的至少一者的被处理水进行浓缩，能够降低高离子浓度的废液量。

(标号说明)

1、2、3、4、5、6、7浓缩装置，8水处理装置，10、10a、10b、10c膜组件，12、12a、12b、12c半透膜，14、14a、14b、14c第一空间，16、16a、16b、16c第二空间，18泵，20逆变器，22、22a、22b、22c、23、32、32a、32b、32c阀，24、26、28、30、34、36、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、64、66、68、70、72、74、76、78、80、82、88、90、92、94、96、98、102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124、126配管，60a、60b、60c、62a、62b、62c稀释水槽，84被处理水槽，86浓缩水槽，100a、100b、100c、100d膜组件单元，200反渗透膜处理装置，202贮存槽，204水回收装置，206回收装置。