循环系统(步骤445)，在那里将吸引溶质回收并再循环回浓缩吸引溶液。一般而言，因为浓缩吸引溶液中第一离子物类吸引溶质的损失，稀释的吸引溶液内存在吸引溶质的失衡，这阻碍/防止稀释的吸引溶液中所有吸引溶质的回收。具体地，过量的至少一种吸引溶质将作为一种离子物类的溶质保留在回收溶剂中，其包括在至少一种第二离子物类的溶质中。在一个示例性系统中，至少一种第二离子物类的溶质将包括钠离子和碳酸根离子。
[0085]然后将第一分离系统中回收的留下的溶剂在压力下直接导入反向渗透系统形式的第二渗透驱动膜系统(步骤455)。促进溶剂跨反向渗透膜的流动，在膜的一侧得到纯化的溶剂并且在膜的对侧得到浓缩溶液(步骤465)。收集纯化的溶剂供使用(例如，作为饮用水)或以其他方式进一步处理。将含有至少一种第二离子物类的溶质的浓缩溶液导入第一渗透驱动膜系统，在那里它与第一溶液混合并被引入第一渗透驱动膜系统(步骤475)。
[0086]至少一种第二离子物类的溶质(例如，Na+和C03—)将与第二溶液中存在的至少一种第一离子物类的溶质(NH4+)平衡(步骤485)，从而导致另外可去除的吸引溶质的形成。可以从第一渗透驱动膜系统去除第二溶液并导入第二分离/再循环系统(步骤495)，其中可以将另外的吸引溶质去除并再循环至浓缩吸引溶液。可以进一步处理或以其他方式处置留下的浓缩的第二溶液(例如，盐水)。
[0087]根据一个或多个实施方案，本文描述的装置、系统和方法一般可以包括用于调节或调控装置或系统组成部分的至少一个操作参数的控制器，例如但不限于开启阀和栗，以及调节通过正向渗透膜模块的一个或多个流体流动流的性质或特征。控制器可以与至少一个传感器电连通，配置所述传感器以检测系统的至少一个操作参数，例如浓度、流速、pH水平或温度。一般可以配置控制器以响应于传感器产生的信号而产生调节一个或多个操作参数的控制信号。例如，可以配置控制器以接收渗透驱动膜系统和相关预处理和后处理系统的任何流、组成部分或子系统的状况、性质或状态的表现。控制器通常包括促进至少一种输出信号产生的算法，所述输出信号通常基于任何所述表现和目标或希望值例如设定点的一个或多个。根据一个或多个特定方面，可以配置控制器以接收任何流的任何测量性质的表现，并对系统组成部分的任何一个产生控制、驱动或输出信号，以减少测量性质与目标值的任何偏差。
[0088]根据一个或多个实施方案，过程控制系统和方法可以监测各种浓度水平，例如可以基于检测的参数，包括pH和电导率。还可以控制过程流的流速和罐水平。可以监测温度和压力。可以使用离子选择性探针、pH计量仪、罐水平和流的流速来检测膜泄漏。可以通过用气体在膜的吸引溶液侧加压并使用超声检测器和/或目视观察进料水侧的泄漏来检测泄漏。可以监测其他操作参数和维护问题。可以监测各种过程效率，例如通过测量产物水流速和质量、热流和电能消耗。可以控制生物积垢减轻的清洁方案，例如通过测量如通过在膜系统中特定点的进料和吸引溶液的流速所确定的通量下降。针对盐水流的传感器可以指示何时需要处理，例如使用蒸馏、离子交换、断点加氯或类似方案。这可以利用PH、离子选择性探针、傅里叶变换红外光谱(FTIR)或感应吸引溶质浓度的其他装置来进行。可以监测并追踪吸引溶液状况以补给添加和/或替换溶质。同样，可以通过常规手段或者使用诸如铵或氨探针的探针来监测产物水质量。可以实施FTIR来检测存在的物类，提供可用于例如确保适当工厂操作并坚定诸如膜离子交换效果的行为的信息。
[0089]正向渗透可以与积垢预防预处理配合以允许高的进料水回收，包括例如离子交换、化学软化、纳米过滤、阻垢剂和/或沉淀技术。可以在F0的结垢预防系统中使用空气冲洗来防止膜表面上的结垢。正向渗透可用于没有针对生物活性的通气的含有机物的水域。可以浓缩废流以供在消化器中的可能用途，同时可能在膜罐内产生甲烷用于能量用途，并产生再利用质量的产物水。这可能在浸入的膜罐设计中特别有效。除了提供氧以外，还可以使用空气冲洗来允许有机物的高浓缩而无膜积垢。可以用正向渗透实施一批或连续搅拌罐反应器(CSTR)类型的操作，特别以允许有机物浓缩正向渗透和/或沉淀系统的增强的功能。压力阻滞渗透系统也可以是浸入的罐配置。可以对压力阻滞渗透系统通气以防止积垢和/或结垢并减少浓差极化。反应性气体也可以辅助该功能。可以通过交替暴露于高或低渗透压的膜模块或阵列部分来控制正向渗透系统中的生物生长。例如，可以将正常看到0.5M水域的膜阵列部分更换为2M水域的处理。这种调整将使生物膜生长非常困难。还可以进行进料流的脱气以防止某些类型的生物有机物的生长。例如，去除氧可以限制消化生物的生长，消化生物可能氧化从吸引溶液穿至进料溶液的氨。可以实施以限制生物活性的其他技术有亚硫酸盐减少、生物处理、渗透冲击、不与吸引溶液反应的常规清洁技术、无化学品的产物水通量、盐水溶液通气和硫酸氢钠添加。在一些实施方案中，可以使用pH、离子探针、FTIR和/或流速来控制正向渗透系统以确保所需的通量、渗透压差、氨与二氧化碳的比例、和浓度。
[0090]现在已描述了本发明的一些示例说明性的实施方案，本领域技术人员应该明了，前述仅是示例说明性而非限制性的，仅作为例子而提供。许多调整和其他实施方案在本领域普通技术人员范围内，并预期落入本发明的范围内。特别地，尽管本文提供的许多实例涉及方法动作或系统元件的特定组合，但应理解那些动作和那些元件可以以其他方式组合以实现相同的目的。
[0091]此外，本领域技术人员应该理解本文所述的参数和配置为示例性的，而实际的参数和/或配置将取决于其中利用本发明的系统和技术的具体应用。本领域技术人员仅仅使用常规实验也应认识到或能够确定本发明的特定实施方案的等同替代。因此应理解，本文所述的实施方案仅作为例子提供，并且在任何所附权利要求和其等同的范围内；可以以不同于具体描述的方式实施本发明。
[0092]本文使用的短语和术语用于描述目的并且不应被认为是限制性的。本文使用的术语“多个”指两个或更多个项目或组成部分。术语“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”和“涉及”无论是在书面说明书还是权利要求等中，均为开放式术语，即，意思是“包括但不限于”。因此，此类术语的使用意思是包括其后所列的项目及其等同物以及另外的项目。对于任何权利要求，仅过渡短语“由……组成”和“基本由……组成”分别为封闭或半封闭的过渡短语。权利要求中修饰权利要求要素的诸如“第一”、“第二”、“第三”等序术语的使用本身不意味着一个权利要求要素超过另一权利要求要素的任何优先、优越或次序，也不意味着进行方法动作的时间顺序，而仅是用作区分具有某一名称的一个权利要求要素与具有相同名称(除序术语的使用之外)的另一权利要求要素的标记，以区分权利要求的要素。
【主权项】
1.一种处理废水的方法，包括: 将具有高生化需氧量或高化学需氧量的废水引入到半透膜的第一侧； 将包含至少一比一摩尔比的氨和二氧化碳的浓缩吸引溶液引入到所述半透膜的第二侧，以维持所需的跨所述半透膜的渗透浓度梯度； 促进至少一部分所述废水流动穿过所述半透膜，以在所述半透膜的所述第一侧形成第二溶液并在所述半透膜的所述第二侧形成稀释的吸引溶液;和 将至少一部分所述稀释的吸引溶液引入分离操作以回收吸引溶质和溶剂流。2.权利要求1所述的方法，还包括将所述第二溶液引入二级过程，所述二级过程包括焚烧器和厌氧消化器的至少一种。3.权利要求2所述的方法，还包括向所述分离操作提供在所述二级过程期间产生的热。4.一种正向渗透方法，包括以下步骤: 将包含溶剂和至少一种溶质的第一溶液引入半透膜的第一侧； 将多个晶种引入所述第一溶液； 将浓缩吸引溶液引入所述半透膜的第二侧； 促进所述第一溶液中所述至少一种溶质的成核;和 促进至少一部分所述溶剂流动穿过所述半透膜，以在所述半透膜的所述第一侧形成第二溶液并在所述半透膜的所述第二侧形成稀释的吸引溶液。5.权利要求4所述的方法，还包括以下步骤:将至少一部分所述稀释的吸引溶液导入分离单元以回收溶剂流或吸引溶质的至少一个。6.权利要求5所述的方法，还包括以下步骤:将吸引溶质重新引入所述半透膜的所述第二侧的所述浓缩吸引溶液以维持在所述浓缩吸引溶液中的所需摩尔比。7.权利要求4所述的方法，还包括以下步骤:回收至少一部分从所述第一溶液沉淀出的至少一种溶质。8.权利要求7所述的方法，其中回收沉淀的溶质的步骤包括进一步处理所述溶质或所述第一溶液的至少一个。9.一种用于使用渗透处理溶液的系统，所述系统包括: 正向渗透模块，包括: 第一室，其与包含溶剂和至少一种溶质的第一溶液源流体连通； 第二室，其与浓缩吸引溶液流体连通;和 联接所述第一室和所述第二室的半透膜;和 用于将多个晶种引入所述第一室的装置，其中当所述第一溶液被引入所述第一室时，所述多个晶种导致至少一部分所述至少一种溶质的成核。10.权利要求9所述的系统，还包括与所述第二室流体连通的分离模块，用于回收溶剂流和吸弓I溶质的至少一个。11.权利要求10所述的系统，还包括用于将吸引溶质再循环入所述浓缩吸引溶液的装置。12.权利要求9所述的系统，还包括与所述第一室流体连通的回收模块，用于回收沉淀的溶质。13.一种使用渗透处理溶液的装置，包括: 室，其被配置用于接收包含溶剂和至少一种溶质的第一溶液； 膜模块，其置于所述室内并包括具有与所述第一溶液流体连通的外表面和用于接收浓缩吸引溶液的内表面的半透膜;和 用于将多个晶种引入所述室的装置，其中所述多个晶种导致所述室中所述第一溶液中至少一部分的所述至少一种溶质的成核。
【专利摘要】公开了使用渗透驱动膜系统的分离方法，一般包括通过使用第二浓缩溶液来吸引第一溶液中的溶剂穿过半透膜，而从所述第一溶液提取所述溶剂以浓缩溶质。使用来自工业或商业来源的低位废热可以得到增强的效率。预处理和后处理也可以增强渗透驱动膜方法。
【IPC分类】B01D61/00, C02F1/44, B01D61/58
【公开号】CN105439246
【申请号】CN201510796737
【发明人】罗伯特·麦金尼斯
【申请人】Oasys水有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2012年4月24日
【公告号】CA2833863A1, CN103619452A, CN103619452B, EP2701829A2, US9039899, US20120267307, US20150225261, WO2012148911A2, WO2012148911A3