废弃物回收反渗透r2ro处理的制作方法
【专利说明】废弃物回收反渗透R2R0处理
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年8月23日提交的美国临时专利申请No. 61/869, 204的优先权。 该申请通过引用并入运里。
技术领域
[0003] 实施例设及用来处理水的方法。
【背景技术】
[0004] 在最近二十年中，流出物处理、再循环和再利用已经变成标准。然而，最近处置标 准已经变得更加严格，并且在许多情况和许多国家中，零液体排出狂LD)设施是典型的。 阳0化]ZLD基本上意味着流出物首先在提取最大可能可用水的一系列处理设备中被处 理。富含污染物的浓缩的较小流然后被传到基于热的蒸发系统或太阳能水池。运些选择都 是高度资金密集的。因此，必要的是最小化进入基于热的蒸发系统或太阳能水池的流动，使 得设备或太阳能水池的尺寸W及在蒸发器/结晶器的情况中消耗的能量被最小化。
[0006] 流出物流主要被W下物质污染：无机的和有机的溶解的物质，悬浮的和胶体物质， 油，油脂，和难溶的无机的和有机的物质。再循环和再利用设备必须设置有用来消除运些污 染物的适当设备。然而，为了去除溶解的无机物和有机物，使用各种基于隔膜的系统（超过 滤师)，微过滤（MF)，纳米过滤（NF)，和反渗透（R0))，该各种基于隔膜的系统从流出物流 回收好的水（渗透物或产物），留下浓缩的流（废弃物或浓缩物或盐水），该浓缩的流带有 污染物的大部分。有些地方，基于当地环境管制，废弃物流不能被处置。运有时也在缺水地 区导致水的流失并且从长远来看可能造成环境损害。
[0007] 水的任何另外回收经常被污染物W及盐的结垢可能性和渗透压力限制（由超过 它们的极限的溶质浓度产生）阻止，使得浓缩的流不太适合于任何另外隔膜处理。因此，运 种流然后被传递到ZLD系统，该ZLD系统由蒸发器+结晶器或仅仅结晶器或蒸发器+太阳 能水池等等组成。
【发明内容】
[0008] 实施例设及基于处理和基于隔膜的单元的新颖组合的废弃物回收和还原系统。运 个系统从浓缩物流回收好的水，其中常规系统不能进一步提取水或进一步浓缩盐水的废弃 物流，实施例还可W从来自再循环设备的该浓缩物流回收水W实现从流出物流的大于98% 的总回收率或产生TDS水平大于120000-1500(K)ppm的浓缩物流而不需要昂贵的热处理。由 于运集中于根据反渗透处理的废弃物回收和废弃物还原，我们将它称为"R2R0"处理。
[0009] 借助于隔膜系统的水的回收水平经常受W下因素限制：产物压力等级，隔膜的渗 透压力，和可能W很高的浓度存在的各种密封剂和污染物。实施例设及详细研究W克服单 元处理和隔膜系统的组合中的运些限制W提高该系统的总的回收率。
[0010] 通过W下创新处理方法使得实施例成为可能：
[0011] 1.废弃物被预调节W减少或去除离子，如果我们试图回收更多的水，该离子引起 结垢并且很可能饱和并且产生沉淀。
[0012] 2.形成的任何沉淀物被分离。运被完成W去饱和无机盐的水使得它可W被进一步 浓缩。
[0013] 3.在过滤之后，由于存在浓缩的污染物，如有机物、油和其它成分，该水可W仍然 具有达到8-10NTU的高的混浊度和15分钟SDI(仍然在在已调节的水中大于6. 6的范围 外）。常规反渗透仅允许小于0. 1NTU的混浊度和小于5优选地小于3的SDI。
[0014] 4.在第一阶段R0处理期间形成的胶体杂质或无机复合物的任何积累可选地通过 微过滤或超过滤被去除。如果水包含油或重的有机载荷，则运个处理可能是不可能的。对 于与金属馨合的胶体有机污染物，运个处理将是有利的。
[0015] 5.运种预调节的水W达到15化arg的很高的压力被累送到隔膜系统的构造中。该 隔膜系统可W容忍再循环水中的较高水平的混浊度。通过反渗透处理，从高度浓缩的供给 水产生低TDS渗透物。运种构造可能设及圆盘类型或板和框架类型隔膜，该圆盘类型或板 和框架类型隔膜设计成具有高压力外壳W耐受取决于应用的设计压力。
[0016] 供给水被保持在跨越隔膜的再循环模式下，并且补给流被添加到等于废弃水和渗 透水的总流量的箱。然而，再循环的流量可W是供给水的流量的5-20倍。该再循环水流量 可W被添加到高压累的抽吸W优化能量消耗。再循环流量可W基于水的污染可能性被调 节，该污染可能性对于高污染水较高并且对于低污染水是低的。渗透物流动被调节W实现 大约90%的希望回收率，并且视情况而定基于水化学或希望的回收率在供给箱中实现达到 12-15%浓度之后，允许大约10%作为废弃物流出。如果供给水化学或渗透压力限制不存 在，则对于较低TDS水，回收率可W进一步提高。
[0017] 6.隔膜内的内部流动分布系统保证最小层流空间，该最小层流空间保证最小污 染。此外，该隔膜在较高的速度下W交叉流模式操作并且限制每通过回收率使得不存在跨 越隔膜的压差的积累，该压差是污染的度量。R0系统被设计并且在压力下操作W克服达到 20(K)psi的较高的渗透压力。
[0018] 7.可W存在再循环水的溫度的增加，并且运减轻污染并且也有助于某些无机盐的 溶解度，因此防止沉淀。
[0019] 8.取决于供给水中的结垢物的存在，可W添加先进的抗结垢物化学物质。运防止 隔膜系统内的结垢。
[0020] 9.当需要去除污染物和结垢物（运在过去一段时间后是不可避免的）时，隔膜内 的流动分布也促进高效的清洁。
[0021] 10.低压力渗透物冲洗的间歇步骤减小对清洁的需要。运通过使用穿过箱和累的 渗透水被促进。 阳02引 11.来自运个系统的浓缩物或废弃物流在TDS中可W达到120000-150000mg/l。
[0023] 12.运种废弃物回收R0系统可W消除热蒸发器或盐水浓缩器的需要并且可W直 接被供给到结晶器或太阳能水池。运可W节省相当多的资金成本。
[0024] 13.运种处理也可W用于其它高污染水源的高的回收率，该其它高污染水源可W 不具有高的总溶解固体（TDS)。然而，操作压力需要基于目标回收率下的水TDS和盐水的渗 透压力被调节。
[00巧]图中示出的流动方案包括通过添加化学物质w去饱和结垢盐，预调节来自上游反 渗透单元（如硬物，污物沉降和分离装置）的浓缩的供给水。被净化且过滤的水被送到可 选的超过滤隔膜过滤，之后是化学预调节和累送过R0隔膜系统W便去除TDS。
【附图说明】
[0026] 图1示出常规反渗透处理。
[0027] 图2示出本发明的实施例的反渗透处理。
[0028] 图3示出常规零液体排出处理。
[0029] 图4示出本发明的实施例的零液体排出处理。
[0030] 图5-图7示出对应于运里报告的例子的曲线图。
[0031] 图8示出本发明的实施例的处理的流程图。
【具体实施方式】
[0032] 通过W下创新处理方法使得本发明成为可能：
[0033] 1.废弃物被预调节W减少或去除离子，该离子引起结垢。预调节系统被设计用来 去除结垢盐，该结垢盐很可能引起结垢并且限制基于水化学的回收率。运可W是硬物、二氧 化娃或任何其它无机盐。运个处理可能设及连同石灰、苏打粉、氧化儀、氯化铁或碱配量系 统一起的净化设计和相关的设备，如压滤机或离屯、机和累等等。
[0034] 2.形成的任何沉淀物被分离并且被分离地处置。由于油或有机物的存在，净化的 水可能仍然具有混浊度。对于常规反渗透，运个预处理水平被认为是不适当的，在该常规反 渗透中，小于0. 1NTU的混浊度和小于5的SDI是希望的并且小于3是优选的。
[00对 3.在运个方法的特别实施例中，超过滤或微过滤可W用于提高通过R0的回收率 W去除某些胶体杂质，该胶体杂质可能已经在R0浓缩的最初阶