流的吸引溶质再循环的过程。例如，已经通过膜系统中反向盐通量进入盐水流的吸引溶质可以通过加热盐水来回收;在一些实施方案中与例如‘819公布中公开的其他过程相结合。在任一情况下，可以将吸引溶质返回浓缩吸弓I溶液并再利用。
[0069]根据一个或多个实施方案，活性炭或其他有机物可用于吸收或过滤来自稀释的吸引溶液剥离系统和/或盐水后处理系统的气流。吸收操作可以去除处理流的挥发性组分，否则其将在吸引溶液系统中累积。例如，穿过正向渗透膜的可溶性有机化合物可以在溶质回收系统中挥发。类似系统可用于任何流组分从含有非吸引溶质挥发性组分的吸引溶质剥离的情况。应该对来自剥离系统的蒸气流使用任何适当的分离操作以防止挥发性化合物的累积。例如，可以在液相中剥离之前、在蒸气相中浓缩之前、在液相中浓缩之后、或者在其中这些化合物的累积将被其使用所预防的任何点的吸引溶液系统内提供分离。在一个实施方案中，吸引溶液蒸气和液体流将被冷却并相互接触足以允许基本上完全重吸收吸引溶质的时间段，这可以在填料塔或膜系统中进行。
[0070]根据一个或多个实施方案，通过离子交换、纳米过滤或类似过程的水软化可以作为正向渗透过程的预处理来实施。在一些特定实施方案中，可以在零液体排放水处理之前提供软化，以确保产物盐具有高值。可以通过预处理软化的操作来选择盐的纯度及其组成，例如高纯度氯化钠，因为软化过程可以选择性去除二价离子。因此，集成系统可以产生高价值产物。正向渗透处理后的盐水可用于离子交换再装填。在其他实施方案中，任何类型的结晶器可用于在正向渗透分离之后产生盐。
[0071]图4代表根据本发明一个或多个实施方案的用于渗透提取溶剂的系统210的一个可能应用。如参考图3所讨论的，系统210包括正向渗透系统212和一个或多个预处理和后处理单元214、216。系统210可以包括与一个或多个正向渗透系统212结合的预处理和/或后处理单元214、216的任何组合，包括仅预处理或仅后处理。本文描述的各种系统/单元可以通过常规铅管技术互连，并且可以包括任何数目和组合的组成部分，例如栗、阀、传感器、计量器等，以监测并控制本文所述各种系统和过程的操作。各种组成部分可以与本文描述的控制器组合使用。
[0072]在图4所示的应用中，使用系统210来处理来自内陆来源218的苦咸水。如所示的，将进料流220导入预处理单元214，在那里例如加热进料流。进料流一经预处理，则将处理的流222导入正向渗透系统212，其中它提供如本文讨论的第一溶液。任选地，可以将处理的流222导入另外预处理单元以在进入正向渗透系统212之前进一步处理(例如，pH调节)。将吸引溶液通过流224提供至正向渗透系统212以提供促进溶剂跨膜运输所必需的渗透压力梯度，如本文讨论的。
[0073]至少两个流退出正向渗透系统212:已经提取了溶剂的浓缩进料或处理的流226;和已经添加了溶剂的稀释吸引流228。然后可以将浓缩流226导入后处理单元216以进一步处理，例如第二正向渗透系统以回收另外溶剂。可以利用另外的后处理过程，例如结晶和蒸发，以进一步提供零液体排放。根据浓缩物的性质，可以处置、再循环或者以其他方式回收利用完全处理或浓缩的进料(箭头238)。
[0074]可以将稀释的吸引流228导入分离系统230，在那里可以回收溶剂和/或吸引溶质。任选地，如对于另外处理所需要的，还可以将稀释的吸引流228导入后处理单元(流228a)。在一个或多个实施方案中，分离系统230从稀释的吸引流228分离吸引溶质以产生基本上纯化的溶剂流232例如饮用水、和吸引溶质流236。在一个或多个实施方案中，根据溶剂的最终用途，还可以将溶剂流232导入后处理单元以进一步处理(流232a)。例如，可以通过蒸馏以去除可能依然存在于溶剂中的另外的吸引溶质来进一步处理溶剂。在一个或多个实施方案中，根据回收的吸引溶质的预期用途，可以将吸引溶质流236直接返回吸引流224(流236a)，导入再循环系统234以重新加入吸引流224(流236b)，或者导入后处理单元(流236c)以进一步处理。在一个或多个实施方案中，可以与预处理单元214结合使用再循环系统234，以例如提供与进料流220 (流240)的热交换。
[0075]图5展示了渗透驱动膜系统310，其被配置为调节总体系统的离子平衡，并通过使用反向渗透单元后处理分离/再循环单元排放的纯化水并将来自反向渗透系统的浓缩物再导入正向渗透系统的进料而从正向渗透系统回收另外的吸引溶质。该布置允许另外的吸引溶质的回收，并维持总体系统的离子平衡，而不需要添加和/或去除某些化学品或另外系统/过程(例如，离子交换器)。
[0076]如图5所示(并且类似于图4所示的系统210)，系统310包括正向渗透单元312，其包括含有或与进料或第一溶液320的源流体连通的一个或多个第一室312a。正向渗透单元312还包括由半透性正向渗透膜313与第一室312a分隔的一个或多个第二室312b。第二室312b含有或者与浓缩吸引溶液324的源流体连通。浓缩吸引溶液324具有足以维持跨膜313的渗透浓度梯度的溶质浓度，从而引起来自第一 /进料溶液320的溶剂流动穿过膜313进入第二室312b并稀释浓缩吸引溶液。第一溶液320在第一室312a内浓缩，形成第二溶液322。
[0077]在正向渗透过程中，离子交换可以跨膜313发生。在使用NH3-C02吸引溶液与含有NaCl的进料溶液的示例性系统中，铵离子(NH4+)可以从正向渗透膜313的第二室/侧312b移动至渗透膜313的第一室/侧312a，并且钠离子(Na+)可以从膜313的第一室/侧312a移动至膜313的第二室/侧312b。该离子交换得到含有至少一种第一离子物类的溶质(例如，NH4+)的第二溶液322和含有至少一种第二离子物类的溶质(例如，Na+)的稀释的吸引溶液326。离子交换的负面作用可以导致可回收的吸引溶质的损失和较高盐度的产物水。如下所述的反向渗透系统和另外分离系统的新用途除了改善产物水的质量，还克服了离子交换现象的负面作用，并且提供了对吸引溶质回收的预料不到的改善。
[0078]将稀释的吸引溶液326导入分离和/或再循环系统330，其中将稀释的吸引溶液326分离成通过正向渗透过程获得的吸引溶质(或浓缩吸引溶液)328和溶剂(例如，饮用水)。该回收的溶剂332含有至少一种第二离子物类的溶质，其通过膜交换，但是不在吸引溶质回收操作过程中被去除。可以通过本文描述的系统和方法(包括‘789专利中的那些)的任何一种来回收吸引溶质。可以将回收的吸引溶质328再循环进入浓缩吸引溶液324的源或形成其基础。
[0079]因为离子交换现象，不是所有的吸引溶质在该初始分离/再循环过程中可去除。例如，当一种离子物类(例如，NH4+)通过膜反向离子交换并且另一种物类的溶质(Na+)进入吸引溶液时，稀释的吸引溶液中吸引溶质的比例是失衡的。需要平衡吸引溶质(例如，氨(nh3)和二氧化碳(co2))的平衡，以最有效地去除稀释的吸引溶液中所有的吸引溶质。因此，至少一种第二离子物类的溶质可以包括保留在于回收的溶剂中的离子物类的吸引溶质(例如，碳酸盐)。在示例性实施方案中，氨离子的损失导致过量碳酸根离子保留在溶剂中。在该实施方案中，回收的溶剂中存在的至少一种第二离子物类的溶质将包括溶液中的钠离子(Na+ )和碳酸根呙子(C03-)。
[0080]在一个或多个实施方案中，分离/再循环系统330利用废热去除稀释的吸引溶液中的氨和二氧化碳溶质。如前讨论的，因为铵离子通过正向渗透膜313反向交换，铵与二氧化碳的比例改变，并且稀释的吸引溶液中没有足量的氨以去除所有二氧化碳，一些二氧化碳以碳酸盐形式存在。以希望比例存在于稀释的吸引溶液中的NH3C02从溶液中蒸发，在含有回收的溶剂的溶液中留下溶剂和钠离子和碳酸根离子(即，至少一种第二离子物类的溶质)。
[0081]将可能正常被认为是最终产物的含有至少一种第二离子物类的溶质的回收的溶剂332导入反向渗透系统316。通常，通过压力交换装置、例如栗338将溶剂332加压并转移至反向渗透系统316。在压力下将溶剂332转移至反向渗透系统316的第一室/侧316a，从而迫使溶剂穿过反向渗透膜317并在膜317的第二室/侧316b上得到纯化的溶剂334。可以收集纯化的溶剂334用于任何预期目的。将含有至少一种第二离子物类的溶质的浓缩溶液在压力下保持在膜317的第一室/侧316a中，其不能穿过膜317。然后将该浓缩溶液336导入正向渗透系统312。具体地，将浓缩溶液336添加至进料/第一溶液320并与其一起引入系统312/膜313的第一室/侧312a。浓缩溶液336的引入得到同时含有至少一种第一和至少一种第二离子物类的溶质(例如，Na'NH/和C03-)的第二溶液。在可选实施方案中，浓缩溶液336不直接返回正向渗透单元312/第一溶液320，但是直接转移至第二分离系统340，如虚线323所示，在这种情况下，浓缩溶液336与第二溶液或盐水浓缩物混合。这在浓缩溶液336具有较高TDS的情况下是特别有益的，较高TDS可以通过例如降低系统中的渗透压而负面影响正向渗透单元312的操作。
[0082]平衡第二溶液322中第一和第二离子物类的溶质，从而导致碳酸铵和/或碳酸氢铵和/或氨基甲酸铵(即，另外的可去除的吸引溶质)的形成。将第二溶液322导入第二分离/再循环系统340。在一些实施方案中，使用系统340来浓缩/分离出盐水。分离/再循环系统340类似于第一分离/再循环系统330工作，并分离出新形成的另外的吸引溶质344。可以将这些吸引溶质344再循环回浓缩吸引溶液源324。铵离子和碳酸根离子的平衡比例允许基本上所有吸引溶质从第二溶液去除并再循环。可以进一步处理或者以其他方式处置留下的第二溶液(例如，盐水)342。
[0083]图6是流程图，总体描绘了被配置以维持总体系统的离子平衡并最大化吸引溶质的回收的各种渗透驱动膜系统的操作。如图6所示，该过程开始于提供正向渗透系统形式的第一渗透驱动膜系统(步骤405)。将第一溶液和浓缩吸引溶液引入第一系统内正向渗透膜的对侧(步骤415，425)。该过程还包括促进溶剂从第一溶液流入浓缩吸引溶液的步骤(步骤435)。该步骤导致在膜的一侧上形成第二溶液并且在膜的对侧形成稀释的吸引溶液。由于离子交换现象，第二溶液将包括通过膜反向交换的第一离子物类的溶质，并且稀释的吸引溶液将包括通过膜正向交换的第二离子物类的溶质。
[0084]该过程接下来的步骤之一包括将稀释的吸引溶液导入第一分离/再