一种膜处理装置及其运转方法，能够尽可能地使各膜组件的负荷量均等。该膜处理装置(1)具有多级膜组件单元(2、3)，每个膜组件单元(2、3)具有从原水得到透过反渗透膜的透过水的多个膜组件(5)，下游段的膜组件单元(3)以从上游段的膜组件单元(2)排出的浓缩水为原水得到透过反渗透膜的透过水，还具有流量调节阀(16)、电导率仪(19、21)和流量仪(20、22)，该流量调节阀(16)能够使从上游段的膜组件单元(2)供给到下游段的膜组件单元(3)的上游段的浓缩水流量变化，该电导率仪(19、21)测定每个膜组件单元(2、3)的透过水的电导率，该流量仪(20、22)测定流量。