通过反渗透或纳米过滤处理水的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及处理进水的系统和方法，其中系统包括至少一个RO或纳米过滤单元，该单元在高压下接收进料并产生浓缩物，浓缩物被引导到浓缩物蓄积器并在浓缩物蓄积器中保持在低压下。通常，使渗透物或入口进水保持在恒定的流率。系统周期性地从模式1或正常操作过程切换到模式2，其中从浓缩物蓄积器排放浓缩物。然而，在模式2中，仍然将进水引导进入系统，并通过RO或纳米过滤单元，该单元产生渗透物和浓缩物。

Systems and methods for water treatment by reverse osmosis or nanofiltration

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过反渗透或纳米过滤处理水的系统和方法专利
本专利技术涉及用反渗透或纳米过滤膜从进水去除溶解的固体的系统和方法。专利技术背景反渗透(RO)或纳米过滤通常在稳态操作中进行。渗透物流量被限制在相对较窄的操作带内，并且浓缩物流量受膜模块内交叉流要求的限制。这导致膜操作系统内的很多限制。例如，为了增加回收率，需要另外的膜级。通常，可预料50%回收率/级。因此，为了达到75%回收率，需要两级，且三级才会允许回收率达到85%。在利用另外的级的情况下，这经常导致需要另外的泵送或能量管理来控制通过反渗透膜的水的通量率。专利技术概述本专利技术涉及处理进水的系统和方法，该系统和方法利用一个或多个反渗透或纳米过滤模块，该模块可用以下任一项实现高水回收率：(1)恒定的渗透物流量；(2)恒定的进料流量；或(3)随需水量变化而根据需要可变的渗透物输送量。在一个实施方案中，本专利技术公开用于处理进水的膜系统和方法。系统包括用于处理进水的反渗透或纳米过滤单元的一个或多个级。RO或纳米过滤单元产生渗透物和浓缩物。在系统中包括两个压力区-低压区和高压区。进料到RO或纳米过滤单元在高压下进行。在一个实施方案中，用高压泵将进水、渗透物和浓缩物的混合物(进料)泵送到并通过RO或纳米过滤单元。引导浓缩物到浓缩物罐或蓄积器，在此将浓缩物保持在低压下。在此期间，控制渗透物或入口进水流量，以便保持渗透物或入口进水的流率大致恒定。这个过程在所谓的第一模式中进行。在第二模式中，排放在浓缩物蓄积器中蓄积的一部分浓缩物，同时仍向系统供应进水，并产生渗透物和浓缩物。在另一个实施方案中，本专利技术要求在系统中处理进水的方法，所述系统包括反渗透或纳米过滤单元和浓缩物蓄积器。方法包括两种操作模式，第一模式和第二模式。在第一操作模式中，方法包括将进水加压，并引导进水通过RO或纳米过滤单元，以产生渗透物和浓缩物。将浓缩物从RO或纳米过滤单元引导到浓缩物蓄积器。将来自蓄积器的浓缩物泵送到并通过RO或纳米过滤单元。使离开RO或纳米过滤单元的渗透物分成第一渗透物流和第二渗透物流。引导第一渗透物流到输送点，同时使第二渗透物流再循环通过RO或纳米过滤单元。在第二种操作模式中，方法要求从浓缩物蓄积器去除一部分浓缩物，同时仍引导经加压进水和再循环的第二渗透物流通过RO或纳米过滤单元，并将浓缩物从RO或纳米过滤单元引导到浓缩物蓄积器。本专利技术还要求用于处理进水的膜系统。在一个实施方案中，系统包括构造成产生渗透物和浓缩物的RO或纳米过滤单元。另外，提供用于将第一部分渗透物引导到输送点的渗透物输送管线。还提供构造成接收第二部分渗透物的渗透物再循环管线。系统也包括浓缩物蓄积器。另外，提供在RO或纳米过滤单元和浓缩物蓄积器之间可操作连接的浓缩物管线，用于将浓缩物从RO或纳米过滤单元引导到浓缩物蓄积器。另外，提供泵，并且泵位于RO或纳米过滤单元的上游。浓缩物进料管线在浓缩物蓄积器和泵之间可操作连接，用于将浓缩物从浓缩物蓄积器运送到泵。还提供在泵和RO或纳米过滤单元之间可操作连接的RO或纳米过滤进料管线。第一进水供应管线构造成容纳待处理的进水。渗透物再循环管线、第一进水供应管线和RO或纳米过滤进料管线构造成合并浓缩物、进水和第二部分渗透物，并泵送到RO或纳米过滤单元。还提供浓缩物排放管线，排放管线与浓缩物蓄积器可操作地相连，用于从浓缩物蓄积器排放浓缩物。从仅用于说明本专利技术的以下描述和附图的研究，此种专利技术的其它目的和优点将变得明显和显而易见。附图简述图1为利用反渗透阵列或纳米过滤单元的水处理系统的示意图。图2为利用一个或多个膜分离单元的水处理系统的另一个实施方案的示意图。图3为利用两级膜分离系统的水处理系统的另一个实施方案的示意图。图4为利用两级膜分离过程的水处理系统的另一个实施方案的另一个示意图。本专利技术的示例性实施方案描述进一步参考图1，其中显示本专利技术的水处理系统，且由数字10大致地表示。首先描述水处理系统10的基础组件，随后讨论由水处理系统进行的方法或过程。水处理系统10包括一个或多个膜分离单元20。在图1所示的实施方案中，膜分离单元20包括反渗透阵列。在本文随后描述的图2-4中所示的实施方案中，膜分离单元可包括反渗透或纳米过滤单元。首先描述图1中所示的实施方案。反渗透阵列20可包括：单级或模块RO单元，其将得到大约50%的回收率；或二级反渗透布置，其将得到大约75%的回收率。可用另外的级提高回收率。反渗透阵列20的上游是高压泵22。水处理系统10包括常规能量回收单元24。如下将解释的，来自反渗透阵列20的浓缩物和在某些情况下到反渗透阵列的进水二者均通过能量回收单元24。与离开反渗透阵列20的浓缩物相关的能量有效地转移到通过能量回收单元24的进水。在能量回收单元24和反渗透阵列20的入口侧之间可操作地连接有能量回收泵26。能量回收泵26可操作地将离开能量回收单元24的进水泵送到反渗透阵列20。高压泵22的上游是低压浓缩物罐或蓄积器28。在一些情况下，将低压浓缩物罐或蓄积器28称为浓缩物储罐。将低压浓缩物罐或蓄积器28关闭并加压。虽然压力可在低压浓缩物罐或蓄积器28中变化，但其中的压力保持在比高压泵22的出口侧的压力低的压力。在一个实例中，在低压浓缩物罐或蓄积器28中的压力可保持在约30psi。应理解，可不需要罐。代替罐，可简单地扩大高压泵22上游的管道，以蓄积并储存浓缩物。水处理系统10可包括多个流量控制阀，用于控制进水、浓缩物和渗透物通过系统的流量。在图1所示的实施方案中，水处理系统10包括自动控制阀30、32和34。另外，提供止回阀36和38。止回阀36只允许从左到右流动，止回阀38只允许从右到左流动，如在图1中所见。水处理系统10设计成向消费者或选定的输送点提供渗透物流。在图1中应注意符号“输送的渗透物”。恰好在其上游的是流量控制阀40，其布置在自动控制阀34的下游。如下将讨论的，通过选择性调节流量控制阀40，可控制由系统输送的渗透物的流率。水处理系统10设计成以两种基础模式操作。将第一模式称为正常操作模式。将第二模式称为浓缩物排出或排放模式。最初，在第一正常操作模式，阀30、32和34关闭。经加压进水，即加压水，经由管线42引入系统。管线42中的进水被防止通过止回阀38。因此，经加压进水进入管线44，并通过能量回收单元24。离开能量回收单元24的进水通过能量回收泵26泵送进入并通过RO阵列20。这产生渗透物和浓缩物。由于在此时间点自动控制阀34关闭，因此离开反渗透阵列20的渗透物被引导通过管线50，通过止回阀38，在此渗透物与管线42中的进水混合，且混合物被引导通过能量回收单元24，在此能量回收泵26泵送其进入并通过RO阵列20。这种进水和渗透物的流动模式持续若干时间。同时，由反渗透阵列20产生的浓缩物被引导通过管线46并通过能量回收单元24进入管线48，管线48将浓缩物输送到低压浓缩物罐或蓄积器28。将低压浓缩物罐或蓄积器密封，这保持来自能量回收装置24的残余压力。罐或蓄积器28中的浓缩物处于足以引起浓缩物通过止回阀36到高压泵22的压力下，高压泵22泵送浓缩物进入并通过反渗透阵列20。应理解，离开高压泵22的浓缩物与来自能量回收泵26的流出物混合，并且泵送总混合物进入并通过反渗透阵列20。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用RO或纳米过滤单元从进水去除溶解的固体的方法，所述方法包括：在浓缩物蓄积器中将由RO或纳米过滤单元产生的浓缩物保持在低压下；引起浓缩物从浓缩物蓄积器流到高压泵，并在高压下将浓缩物泵送到RO或纳米过滤单元；使由RO或纳米过滤单元产生的渗透物分成第一流和第二流；将第一渗透物流引导到输送点；使进水、第二渗透物流和浓缩物合并，以形成进水‑渗透物‑浓缩物混合物，并将混合物泵送到并通过RO或纳米过滤单元，以产生渗透物和浓缩物；将浓缩物从RO或纳米过滤单元引导到浓缩物蓄积器；并且从浓缩物蓄积器排放浓缩物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.09 US 62/4440611.一种用RO或纳米过滤单元从进水去除溶解的固体的方法，所述方法包括：在浓缩物蓄积器中将由RO或纳米过滤单元产生的浓缩物保持在低压下；引起浓缩物从浓缩物蓄积器流到高压泵，并在高压下将浓缩物泵送到RO或纳米过滤单元；使由RO或纳米过滤单元产生的渗透物分成第一流和第二流；将第一渗透物流引导到输送点；使进水、第二渗透物流和浓缩物合并，以形成进水-渗透物-浓缩物混合物，并将混合物泵送到并通过RO或纳米过滤单元，以产生渗透物和浓缩物；将浓缩物从RO或纳米过滤单元引导到浓缩物蓄积器；并且从浓缩物蓄积器排放浓缩物。2.权利要求1的方法，其中RO或纳米过滤单元形成双路膜分离系统的一部分。3.权利要求1的方法，所述方法包括控制泵，以便产生大致恒定的渗透物流量或大致恒定的进水流量。4.权利要求1的方法，所述方法包括感测由RO或纳米过滤单元产生的渗透物的流率或压力，并且基于所感测的流率或压力，用控制器来控制泵，以便产生大致恒定的渗透物流率。5.权利要求1的方法，所述方法包括使浓缩物蓄积器中浓缩物的压力保持在小于100psi；并且使引导到RO或纳米过滤单元的进水-渗透物-浓缩物混合物的压力保持在高于100psi的压力。6.权利要求1的方法，其中方法以第一模式和第二模式进行，且其中在第一模式中，浓缩物不从浓缩物蓄积器排放，且其中在第二模式中，浓缩物从浓缩物蓄积器排放。7.权利要求1的方法，其中合并进水、第二渗透物流和浓缩物包括首先合并进水和第二渗透物流，并将合并的进水和第二渗透物流引导通过有来自RO或纳米过滤单元的浓缩物流动通过的能量回收装置；在合并的进水和第二渗透物流离开能量回收装置后，使合并的进水和第二渗透物流与浓缩物在泵上游的点混合。8.在包括反渗透(RO)或纳米过滤单元和浓缩物蓄积器的系统中处理进水的方法，所述方法包括：a.在第一操作模式中：i.将进水加压，并引导进水通过RO或纳米过滤单元，以产生渗透物和浓缩物；ii.将浓缩物从RO或纳米过滤单元引导到浓缩物蓄积器；iii.将浓缩物从浓缩物蓄积器引导到泵，并将浓缩物泵送到并通过RO或纳米过滤单元；iv.使渗透物分成第一渗透物流和第二渗透物流；v.将第一渗透物流引导到输送点；vi.使第二渗透物流再循环通过RO或纳米过滤单元；和b.在第二模式中：i.从浓缩物蓄积器去除一部分浓缩物，同时仍引导经加压进水和再循环的第二渗透物流通过RO或纳米过滤单元，并将浓缩物从RO或纳米过滤单元引导到浓缩物蓄积器。9.权利要求8的方法，其中在第一模式中，将浓缩物蓄积器加压，并且所述方法包括在压力下将浓缩物从浓缩物蓄积器引导到泵。10.权利要求8的方法，所述方法还包括在第一模式和第二模式二者中保持来自RO或纳米过滤单元的大致恒定的渗透物流量。11.权利要求8的方法，所述方法包括引导第一渗透物流通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：BR马克，D怀恩库普，
申请(专利权)人：威立雅水务技术支持公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR