脱盐系统和方法技术方案

本公开涉及脱盐系统和用于操作脱盐系统的方法。示例性实施例包括脱盐系统(100)，其包括分隔容器(101)、容纳有错流半透膜(105)的膜容器(104)、用于供应盐水的进料泵(108)、再循环泵(109)、主阀(110)、旁通阀(111)和清洗阀(112)。该系统(100)在其中所述旁通阀(111)打开时盐水由所述进料阀(108)提供的第一增压阶段、然后在其中填充所述容器(101)的上游隔室(114)的第二增压阶段、以及其中所述主阀(110)关闭且浓缩的盐水由所述清洗阀(112)清洗的补给阶段中操作。还可以提供进给阀(116)，其在第一增压阶段关闭，且在第二增压阶段和补给阶段打开。打开。打开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脱盐系统和方法


[0001]本专利技术涉及脱盐系统和操作该脱盐系统的方法。

技术介绍

[0002]脱盐系统具有许多工业应用。一种应用是将饮用水与地下水分离，地下水是含盐的且因此不适合饮用。其他应用包括处理海水和处理纺织厂产生的含盐废水。
[0003]在脱盐应用中，经常需要最大限度地提高回收率，回收率是系统输出处产生的淡水体积占输入处所供应的盐水体积的比率(fraction)。需要更高的回收率来最大化系统的有用输出并最小化所需的输入。
[0004]WO 2020/039158A1公开了一种用于批量逆向渗透(reverse osmosis)的系统和方法，其能够实现高回收率(定义为清洁水输出量和供给水输入量之间的体积比)，只需要两个泵和三个阀，这避免了一些早期设计的复杂性。然而，一个问题是，批量逆向渗透系统的回收率取决于系统中容器的大小，较高的回收率需要更大的压力容器。随着回收率接近一，容器变得不切实际地大，从而限制了实际实施。不同的技术，例如半批量逆向渗透(semi
‑
batch reverse osmosis)，可以避免对更大压力容器的需求，但缺点是随着回收率的增加，对更大能量需求也增加。因此，提供一种能够具有高回收率、低能耗以及紧凑尺寸的系统和方法将是有利的。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术，提供了一种脱盐系统，包括：
[0006]分隔容器，其容纳有可移动的隔件(partition)，该可移动的隔件将容器分隔成各自具有可变容积的上游隔室和下游隔室，该分隔容器具有位于容器的上游端处的第一入口端口、位于容器的下游端处的第二入口端口和位于容器的下游端处的出口端口；
[0007]膜容器，其容纳有错流(cross
‑
flow)半透膜，该错流半透膜将膜容器分为盐水隔室和脱盐隔室，该盐水隔室包括第一错流端口和第二错流端口，该脱盐隔室包括脱盐水出口端口；
[0008]进料泵，其用于供应盐水(saline water)，并具有入口和出口；
[0009]再循环泵，其具有连接到第二错流端口的入口和连接到第二入口端口的出口，以将盐水供给到下游隔室中；
[0010]主阀，其连接在出口端口和第一错流端口之间；
[0011]旁通阀，其连接在进料泵出口和第二错流端口之间；和
[0012]清洗阀，其在一侧连接至第一错流端口和主阀，并且在另一侧连接至清洗端口。
[0013]脱盐系统的优点是，容器和阀的布置允许系统在半批量和批量模式下操作，从而产生混合模式，该混合模式结合了两者的优点，实现了高回收率、低能耗和紧凑的尺寸。
[0014]脱盐系统还可以包括连接在进料泵出口和第一入口端口之间的进给阀。然而，该系统可以在没有进给阀的情况下工作，因为在实践中，无论旁通阀何时打开，来自进料泵的
流体都倾向于优先通过旁通阀而不是通过第一入口端口流入分隔容器，只要旁通阀和分隔容器的第一入口端口成适当比例。不具有进给阀的优点是在系统中需要更少的移动部件，而存在进给阀的优点是对脱盐系统的操作具有更多的控制。
[0015]脱盐系统可以包括控制器，其连接并配置为操作脱盐系统，该控制器被配置为：
[0016]在其中进给阀(如果存在)和清洗阀关闭而旁通阀和主阀打开的第一増压阶段，操作再循环泵以使盐水再循环通过盐水隔室，并且操作进料泵以向盐水隔室提供盐水供应；
[0017]在其中旁通阀和清洗阀关闭而进给阀(如果存在)和主阀打开的第二増压阶段，操作进料泵以向分隔容器的上游隔室提供盐水供应，使隔件移动，从而使盐水从下游隔室流入膜容器的盐水隔室；和
[0018]在其中进给阀(如果存在)、旁通阀和清洗阀打开而主阀关闭的补给(recharge)阶段，操作再循环泵和进料泵以将盐水供给到分隔容器的第二入口并且经由第二错流端口进入到膜容器的盐水隔室中，使得盐水经由第一错流端口通过清洗端口流出。
[0019]控制器可以被配置并连接以控制主阀、清洗阀、进给阀(如果存在)和旁通阀中的一个或多个的操作以及可选地全部的操作。
[0020]进给阀(如果存在)可以被配置为当进料泵和进给阀之间的压力上升到阈值压力水平以上时打开。旁通阀可以被配置为当进料泵和旁通阀之间的压力上升到阈值压力水平以上时关闭。
[0021]控制器可以被配置为打开进给阀(如果存在)并且关闭旁通阀以结束第一增压阶段并开始第二增压阶段。第一増压阶段的结束和第二増压阶段的开始可以通过多种方式确定。在第一实施例中，脱盐系统包括压力传感器，其被布置为测量由进料泵提供的盐水的压力，控制器被配置为当进料泵和进给阀之间或进料泵与第一入口端口之间的压力上升到阈值压力水平以上时打开进给阀(如果存在)并且关闭旁通阀。在第二实施例中，脱盐系统包括电导率传感器，其被布置为测量流经再循环泵的盐水的电导率，该控制器被配置为当流经再循环泵的盐水的电导率上升到阈值电导率水平以上时，打开进给阀(如果存在)并且关闭旁通阀。在第三实施例中，控制器被配置为在第一増压阶段中当进料泵已经提供阈值体积的盐水时，打开进给阀(如果存在)并且关闭旁通阀。这可以通过测量盐水的流量来确定，例如已知进料泵的泵送速率。对于已知的泵送速率，阈值体积可以由时间阈值来确定。
[0022]根据第二方面，提供了一种脱盐系统的操作方法，该脱盐系统包括：
[0023]分隔容器，其容纳有可移动的隔件，该可移动的隔件将容器分隔成各自具有可变容积的上游隔室和下游隔室，该分隔容器具有位于容器的上游端处的第一入口端口、位于容器的下游端处的第二入口端口和位于容器的下游端处的出口端口；
[0024]膜容器，其容纳有错流半透膜，该错流半透膜将膜容器分为盐水隔室和脱盐隔室，该盐水隔室包括第一错流端口和第二错流端口，该脱盐隔室包括脱盐水出口端口；
[0025]进料泵，其用于供应盐水，并具有入口和出口；
[0026]再循环泵，其具有连接到第二错流端口的入口和连接到第二入口端口的出口，以将盐水供给到下游隔室中；
[0027]主阀，其连接在出口端口和第一错流端口之间；
[0028]旁通阀，其连接在进料泵出口和第二错流端口之间；和
[0029]清洗阀，其在一侧连接至第一错流端口和主阀，并且在另一侧连接至清洗端口，
[0030]该方法包括：
[0031]在其中清洗阀关闭而旁通阀和主阀打开的第一増压阶段，操作再循环泵以使盐水再循环通过盐水隔室，并且操作进料泵以向盐水隔室提供盐水供应；
[0032]在其中旁通阀和清洗阀关闭而主阀打开的第二増压阶段，操作进料泵以向分隔容器的上游隔室提供盐水供应，使隔件移动，从而使盐水从下游隔室流入膜容器的盐水隔室中；和
[0033]在其中旁通阀和清洗阀打开而主阀关闭的补给阶段，操作再循环泵和进料泵以将盐水供给到分隔容器的第二入口并且经由第二错流端口进入到膜容器的盐水隔室中，使得盐水经由第一错流端口通过清洗端口流出。
[0034]脱盐系统可包括连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种脱盐系统(100)，包括：分隔容器(101)，其容纳有可移动的隔件(102)，所述可移动的隔件(102)将所述容器(101)分隔成各自具有可变容积的上游隔室(114)和下游隔室(115)，所述分隔容器(101)具有位于所述容器(101)的上游端处的第一入口端口(121)、位于所述容器(101)的下游端处的第二入口端口(122)和位于所述容器(101)的下游端处的出口端口(124)；膜容器(104)，其容纳有错流半透膜(105)，所述错流半透膜(105)将所述膜容器(104)分为盐水隔室(131)和脱盐隔室(132)，所述盐水隔室(131)包括第一错流端口和第二错流端口(106，107)，所述脱盐隔室(132)包括脱盐水出口端口(113)；进料泵(108)，其用于供应盐水，并且具有入口(128)和出口(129)；再循环泵(109)，其具有连接到所述第二错流端口(107)的入口和连接到所述第二入口端口(122)的出口，以将盐水供给到所述下游隔室(115)中；主阀(110)，其连接在所述出口端口(124)和所述第一错流端口(106)之间；旁通阀(111)，其连接在所述进料泵出口(129)和所述第二错流端口(107)之间；和清洗阀(112)，其在一侧连接至所述第一错流端口(106)和主阀(110)，并且在另一侧连接至所述清洗端口(123)。2.根据权利要求1所述的脱盐系统(100)，还包括连接在所述进料泵出口(129)和所述第一入口端口(121)之间的进给阀(116)。3.根据权利要求1或2所述的脱盐系统(100)，包括控制器(125)，其连接并被配置为操作所述脱盐系统(100)，所述控制器(125)被配置为：在其中进给阀(116)，如果存在，和清洗阀(112)关闭而所述旁通阀(111)和主阀(110)打开的第一増压阶段，操作所述再循环泵(109)以使盐水再循环通过所述盐水隔室(131)，并且操作所述进料泵(108)以向所述盐水隔室(131)提供盐水供应；在其中所述旁通阀(111)和清洗阀(112)关闭而所述进给阀(116)，如果存在，和主阀(110)打开的第二增压阶段，操作所述进料泵(108)以向所述分隔容器(101)的上游隔室(114)提供盐水供应，使所述隔件(102)移动，从而使盐水从所述下游隔室(115)流入所述膜容器(104)的盐水隔室(131)中；和在其中所述进给阀(116)，如果存在、旁通阀(111)和清洗阀(112)打开而所述主阀(110)关闭的补给阶段，操作所述再循环泵(109)和进料泵(108)以将盐水供给到所述分隔容器(101)的第二入口(122)并且经由所述第二错流端口(107)进入到所述膜容器(104)的盐水隔室(131)中，使得盐水经由所述第一错流端口(106)通过所述清洗端口(123)流出。4.根据权利要求3所述的脱盐系统(100)，其中，所述控制器(125)被配置并连接以控制所述主阀(110)、清洗阀(112)、进给阀(116)，如果存在，和旁通阀(111)中的一个或多个的操作。5.根据权利要求2所述的脱盐系统(100)，其中，所述进给阀(116)被配置为当所述进料泵(108)和所述进给阀(116)之间的压力上升到阈值压力水平以上时打开。6.根据权利要求5所述的脱盐系统(100)，其中，所述旁通阀(111)被配置为当所述进料泵(108)和所述旁通阀(111)之间的压力上升到所述阈值压力水平以上时关闭。7.根据权利要求4所述的脱盐系统(100)，其中，所述控制器(125)被配置为打开所述进给阀(116)，如果存在，并且关闭所述旁通阀(111)以结束所述第一增压阶段并开始所述第
二增压阶段。8.根据权利要求7所述的脱盐系统(100)，包括压力传感器(130)，其被布置为测量由所述进料泵(108)提供的盐水的压力，其中所述控制器(125)被配置为当所述压力传感器(130)处的压力上升到阈值压力水平以上时打开所述进给阀(116)，如果存在，并且关闭所述旁通阀(111)。9.根据权利要求7所述的脱盐系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：伯明翰大学，
类型：发明
国别省市：