处理装置包括预处理单元X、膜分离单元Y和膜分离单元Z作 为基本组件。膜分离单元Y和膜分离单元Z不特别受限，条件是可进一步提纯通过预处理 单元X处理的处理水。
[0104] 膜分离单元Y和膜分离单元Z优选使用半透性膜单元，例如纳滤膜和反渗透膜，其 容许分离比可用微滤膜和超滤膜分离的那些更小的分子。还优选以提高的表面电荷改进分 离性能的荷电超滤膜。
[0105] 从再生产物水的良好质量的观点看，优选膜分离单元Y和膜分离单元Z中的至少 一个为半透性膜单元。
[0106] 膜形状不特别受限，并且可以为例如平板膜或中空纤维膜。
[0107] 当包含污水或污水的处理水的水用作待处理水A时，膜分离单元Y优选具有对抗 有机物质的优异抗积垢性。具体而言，优选使用抗积垢分离膜，例如由TorayIndustries， Inc生产的反渗透膜TML系列。
[0108] 当包含海水的水用作待处理水B时，膜分离单元Z可以为意欲用于海水的常用反 渗透膜。也可使用意欲用于盐水的相对低压反渗透膜，条件是可通过将待处理水B与其它 水混合而对膜分离单元Z保持低操作压力。
[0109] 在本发明水处理装置中，与膜分离单元Y和膜分离单元Z连接的压力栗或管道的 抗压性优选设计用于使膜分离单元Z比膜分离单元Y的最大操作压力更高。围绕膜分离单 元Z的元件的材料也优选具有较高的腐蚀耐久性，因为膜分离单元Z暴露于较高的盐浓度 下。
[0110] 具体而言，优选膜分离单元Z比膜分离单元Y使用具有更高腐蚀耐久性（耐腐 蚀性）的高级不锈钢。更具体而言，对于围绕膜分离单元Y的元件，优选使用具有正常耐 腐蚀性的不锈钢，例如SUS304L和SAF2304,或者具有稍微改进的耐腐蚀性的不锈钢，例如 SUS316和SUS317,并且对于围绕膜分离单元Z的元件，优选使用具有进一步改进的耐腐 蚀性的不锈钢，例如SUS316L和SUS317L，或者高级不锈钢如SAF2507、SUS836L、SUS890L、 SUS329J3L和SUS329J4L。
[0111] 膜分离单元Z的浓缩水B3通常释放到环境中，并且必须满足水处理装置安装的 国家、州府、城市和其它位置指定的排放水质量标准。日本的排放水质量标准部分地规定 120mg/L的生物需氧量（B0D)最大值和10mg/L的可溶性铁最大值。
[0112] 下文基于其中待处理水A包含污水或污水的处理水且待处理水B包含海水的情况 描述本发明水处理装置操作方法。
[0113] 待处理水A通常包含高于阈值的量的由排放水质量标准指定的组分。这些组分优 选在预处理单元X中除去。
[0114] 预处理单元X不特别受限，并且可选自化学处理（例如絮凝沉降或压力浮选）、物 理固体-液体分离处理（例如沉淀罐、筛分、砂过滤、膜过滤和离心分离）、生物处理及其组 合。
[0115] 在这些中，鉴于膜分离单元Y上的负载，优选预处理单元X为包括生物处理和固 体-液体分离处理（物理处理）组合的单元，其能够降低有机物质浓度和悬浮固体浓度。
[0116] 通过预处理单元X处理待处理水A可产生满足排放水质量标准的处理水A0。
[0117] 用于处理待处理水B和待处理水C的预处理单元24和34也不特别受限，并且可 适当地选自化学处理、物理处理、生物处理及其组合，如同预处理单元4的情况。
[0118] 生物处理的典型实例为活性污泥法。活性污泥法为使用活性污泥中包含的微生物 将有机物质、氮、磷和其它污染物分解的方法。
[0119] 活性污泥通常用于例如废水的排放。活性污泥法以约2, 000mg/L至5, 000mg/L的 污泥浓度和待处理水A通常1小时至24小时的停留时间操作。稍后描述的膜生物反应器 以约2, 000mg/L至20, 000mg/L的污泥浓度和待处理水A通常1小时至24小时的停留时间 操作。
[0120] 每种情况下，操作条件可根据待处理水A的性能适当地选择。从可降低通过膜生 物反应器处理的液体中所含磷和可溶性有机物质的观点看，还优选安装用于加入凝聚剂的 装置并将凝聚剂加入包含活性污泥的待处理水A中。
[0121] 使生物处理以后的中间处理水经受固体-液体分离处理以得到清澈的处理水。
[0122] 在常规技术中，重力沉淀分离代表固体-液体分离处理的一种最方便的方法。该 方法是适合的，因为它总是无能量的。然而，该方法要求大的沉淀面积，并且取决于水质，可 能导致沉淀失败以及处理水质的劣化。
[0123] 目前更优选的提供更有利的固体-液体分离性能的方法是通常称为膜生物反应 器方法的技术，其中在预处理罐13中通过使用活性污泥法将水处理，并通过如图5所述使 用例如微滤膜或超滤膜的第一预处理单元4将处理水处理。
[0124] 术语"微滤膜"或"超滤膜"通常不以明确的定义使用。如本文所用，这些术语遵循 IUPAC定义。具体而言，微滤膜定义为具有等于能够除去0. 1μπι或更大粒度的颗粒的压力 的驱动力的分离膜。超滤膜定义为具有通常〇. 001-0. 1μπι的孔径大小的膜。
[0125] 用微滤膜或超滤膜分离生物处理水可通过使用各种方法进行，包括压滤，其中将 水用压力栗供入膜分离单元中，和浸渍过滤，其中将膜分离单元浸入生物处理罐中以通过 吸滤分离水。
[0126] 从处理包含高浓度的活性污泥的水的观点看，优选使用浸渍过滤方法，其可以稳 定的操作并且涉及相对较低的能量成本。用于浸渍过滤方法的膜不限于特定膜，例如中空 纤维膜和平板膜。然而，鉴于它的简单单元结构和对高浓度处理的合适性，优选使用平板 膜。
[0127] 在其中微滤膜或超滤膜用作预处理单元X的情况下，待处理水Α中的悬浮固体可 几乎100%除去。然而，难以使有机物质浓度为零。因此，在用膜分离单元Y处理处理水A0 的情况下，存在使浓缩水A3中目标物质的浓度提高至超过排放水质量标准指定浓度的可 能性。
[0128] 在这种情况下，将浓缩水A3直接排到环境中可能导致环境问题，并且可使浓缩水 A3经受氧化处理或者再循环至如JP-A-2002-306930所述用于预处理的无水处理单元中。 然而，在本发明的水处理装置中，由于浓缩水A3和/或处理水A4作为与待处理水B和/或 处理水B0的混合物处理，浓缩水A3中的目标物质不以高浓度直接排放到环境中，同时保持 浓缩水A3的目标物质浓度。
[0129] 将浓缩水A3和/或处理水A4与待处理水B和/或处理水B0混合，通过混合罐25 供入膜分离单元Z中，并分离成渗透水B2和浓缩水B3。具体而言，由浓缩水A3和/或处理 水A4带来的目标物质在膜分离单元Z中进一步浓缩，并作为浓缩水B3或处理水Μ排放。 在图1中，浓缩水A3和处理水A4都无区别地表示为A4,待处理水B和处理水BO都无区别 地表示为B0,且浓缩水B3和处理水Μ都无区别地表示为M。相同的符号也用于图2-5中。
[0130] 包含在浓缩水Β3或处理水Μ中的目标物质的最大浓度（在下文中也称为"水质 指数"）CB3或CB4可由下式表示。
[0131] [算式 1]
[0132]
[0133] 在式中，CA。表示处理水A0中的水质指数[mg/L]，CB。表示处理水B0中的水质指数 [mg/L]，FA。表示预处理水A0中的水质指数[m3/d]，FB。表示预处理水B0中的水质指数[m3/ d]，RY表示膜分离单元Y中的渗透水A2的回收率[% ]，且R2表示膜分离单元Z中渗透水 B2的回收率[% ]。
[0134] 处理水A0和处理水B0的水质指数可通过使用例如在线传感器或离线测量仪器测 定。
[0135] 在将浓缩水B3处理成处理水Μ时的水质指数CB4由上述用于CB3的相同式表示， 条件是该处理不改变对水质指数而言有意义的物质的浓度。当水质指数而言有意义的物质 的浓度取决于处理改变时，CB4通过使用例如在线传感器或离线测量仪器测定。
[0136] 在本发明中，如果排放到环境中的浓缩水B3或者处理水Μ的水质指数CB3或CB4 超过预定阈值（排放水质量标准），则水处理装置操作方法进行选自以下方法（1) - (8)的至 少一种。
[0137] 〈方法（1)_(3)>
[0138] 方法⑴：降低膜分离单元Y中渗透水A2的回收率RY(=渗透水A2的流速/处理 水A0的流速X100(% ))。
[0139] 方法⑵：降低膜分离单元Z中渗透水B2的回收率Rz (=渗透水B2的流速/混合 水B1的流速X100(% ))。
[0140] 方法（3):改变混合水B1中浓缩水A3和处理水A4中的至少一种与待处理水B和 处理水B0中的至少一种的混合比。
[0141] 在方法（3)中，浓缩水A3的水质指数CA3( =CAQX10(V(100-RY))或处理水A4的 水质指数CA4( =CMX10(V(100-RY))通过使用在线传感器或离线测量仪器测定，并测量第 二待处理水B的水质指数(^或处理水B0的水质指数CB。。当水质指数CA3或水质指数CA4大 于水质指数CB或水质指数CB。时，优选降低浓缩水A3或处理水A4相对于第二待处理水B或 处理水B0的流速比。
[0142] 相反，当水质指数CA3或水质指数CA4小于水质指数CB或水质指数CJ寸，优选提高 浓缩水A3或处理水A4相对于第二待处理水B或处理水B0的流速比。
[0143] 这样，待排放到环境中的浓缩水B3或处理水Μ可具有改进的水质指数。即，可降 低目标物质浓度。
[0144] 作为具体方法的一个实例，如图1所示，使用第二水质指数传感器36监控涉及排 放标准的水质指数（CBjP/或CΒ4)。当该指数超过预设值时，膜分离单元Υ和膜分离单元Ζ 中至少一个的回收率借助控制单元41降低。另一方面，当水质指数为足够小的时，可提高 回收率以提高渗透水流速。视情况而定，可提高或降低待处理水的流速以进行调整。
[0145] 以该控制，可通过膜分离得到清澈的渗透水，同时可防止浓缩水B3或处理水Μ超 过排放水质量标准。在方法（1)或（2)中，优选将膜分离单元Υ的浓缩水A3、膜分离单元 Ζ的浓缩水A3和处理水Α4中至少一种的流速保持在预定范围内。这些流速优选设置在