一种膜分离装置，其是包括三个以上的半透膜组件的多级式的膜分离装置，其中，半透膜组件具有半透膜、以及由半透膜分隔开的第一室和第二室，膜分离装置具备：浓缩流路，其由半透膜组件的所有的第一室串联连接而成；第一稀释流路，其由作为半透膜组件的一部分的第一组件组的第二室串联连接而成；以及第二稀释流路，其由作为半透膜组件的其他一部分的第二组件组的第二室串联连接而成，在浓缩流路中流动第一对象液，在第一稀释流路和第二稀释流路中流动第二对象液，第一对象液具有比第二对象液高的压力，从而在各半透膜组件中，第一室内的第一对象液所包含的水经由半透膜转移至第二室内的第二对象液，从第一室排出浓缩液，从第二室排出稀释液。