水处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]总体而言，本发明涉及水处理系统和方法，特别是涉及单独使用基于各种化学试剂和重力的水处理方法或将其与渗透驱动膜法组合使用。
【背景技术】
[0002]正向渗透已经被用于脱盐。一般而言，正向渗透脱盐方法包括具有两个腔室的容器，上述两个腔室被半透膜分隔开。一个腔室包含海水。另一个腔室包含浓缩溶液，该浓缩溶液在海水和浓缩溶液之间产生浓度梯度。该梯度驱动来自海水的水穿过膜进入浓缩溶液，该膜选择性地允许水通过而不允许盐通过。逐渐地，进入浓缩溶液的水将该溶液稀释。然后，从稀释溶液中去除溶质而生成饮用水。
[0003]通常，这些正向渗透膜系统以及类似的渗透驱动膜系统需要进行预处理，以使积垢和对膜的造成的损坏得以减少。通常的预处理包括软化系统和净化器。然而，软化系统通常需要大量昂贵且需要专业操作的化学物质。减少对这类化学物质的需求将会是有益的。另外，通常的净化器的大小被设置为允许沉降最佳量的固体；然而，通常的净化器无法适应所有不同类型的固体(其可能被暴露至这些固体，作为对渗透驱动膜系统的预处理)。因此，希望设计出能够减少总体内部湍流，并提供更好的固体沉降条件的净化器。
[0004]本发明针对用于水处理系统的改进的预处理系统，其为系统物料溶液提供更好的净化作用和/或减少对化学物质的需要。
【实用新型内容】
[0005]总体而言，本发明涉及各种水处理系统和方法，上述水处理系统和方法单独使用或与渗透驱动膜系统和方法组合使用；上述水处理系统和方法包括正向渗透分离(FO)、直接渗透浓缩(DOC)、压力辅助正向渗透和压力延缓渗透(PRO)。
[0006]一方面，本发明涉及水处理系统，该水处理系统包括:至少一个软化系统，该软化系统被配置为用于接收水的原始物料；以及两级净化器，该两级净化器与上述至少一个软化系统以流体方式连接。在某些实施方式中，净化器可邻近于至少一个软化系统，例如与至少一个软化系统或其它水处理子系统共用共同的壁，从而促进子系统之间的溢流(overflow)。在某些实施方式中，上述共同的壁包括用于促进其间流动的扩散板。或者，将净化器设于紧邻至少一个软化系统和/或其它水处理子系统，使得对物料进行栗送或在其间进行传送。该两级净化器通常包括矩形外壳，该矩形外壳包括两个纵向的侧壁、两个端壁以及在其间延伸的底板，上述侧壁、端壁和底板全部密封接合，并界定了其中的开放空间。该净化器还包括:第一挡板，该第一挡板在侧壁之间延伸，并从底板向上延伸侧壁高度的实质性部分，第一挡板与侧壁和底板密封接合，并与一个端壁界定了第一沉降区；第二挡板，该第二挡板在侧壁之间延伸，并从其上边缘向下延伸侧壁高度的实质性部分，第二挡板紧邻第一挡板设置并与第一挡板留有间隔，界定了位于第一挡板和第二挡板之间的过渡区、位于第二挡板和一个端壁之间的第二沉降区以及位于过渡区和第二沉降区之间紧邻底板的通道。净化器进一步包括设于其中的片层板组装件(lamella plate assembly)。在特定的实施方式中，该板组装件设于第二沉降区内。该板组装件的尺寸和排布适合于特定应用，但通常延伸于几乎整个第二沉降区，并占据第二沉降区上部体积的约30%至50%。
[0007]在本发明前述方面的各种实施方式中，底板(或其至少一部分)包括至少一个槽，该槽用于收集污泥或从物料中沉降出来的其它颗粒物质。该至少一个槽可位于净化器的任意或全部区域，并且任意特定的区域可包括一个或多个槽。槽的尺寸和形状会发生变化，从而适合于特定应用。在一个实施方式中，该槽为棱锥形状，并具有约45度至75度的休止角。净化器外壳也可包括盖子，该盖子在侧壁之间延伸并位于开放空间的至少一部分之上。在各种实施方式中，该系统进一步包括用于向第一沉降区、第二沉降区和/或过渡区中的任意一个引入化学添加剂或能量来源(例如电、热、超声波或电磁)中的至少一种的装置。该引入装置可位于盖子处，和/或与盖子共同起作用。在一个实施方式中，该引入装置包括设于两级净化器内的牺牲电镀物，用于电凝聚方法。在某些实施方式中，至少一个软化系统包括石灰软化系统和苏打灰(soda ash)软化系统中的至少一种。水处理系统还可包括设于至少一个软化系统和两级净化器之间的絮凝系统(例如用于聚合物添加)。
[0008]在另外的实施方式中，水处理系统进一步包括至少一个渗透驱动膜系统，该渗透驱动膜系统与两级净化器以流体方式连接，并设于两级净化器的下游。该至少一个渗透驱动膜系统可包括至少一个反向渗透(RO)单元，该反向渗透单元与净化器以流体方式连接，并设于净化器的下游。额外地或作为替代，该至少一个渗透驱动膜系统包括至少一个正向渗透(FO)系统，该正向渗透系统与净化器以流体方式连接，并设于净化器的下游。在各种实施方式中，FO系统与至少一个RO系统以流体方式连接，并设于至少一个RO系统的下游，该FO系统被配置为用于接收来自至少一个RO系统的渗余物流(retentatestream)。在水处理系统的一个实施方式中，来自至少一个FO系统的透过物流(permeateflow)被导向到分离系统，得到产物溶剂和浓缩吸引溶液。产物溶剂可被导向到至少一个RO系统。在某些实施方式中，至少一个FO系统包括组合使用的正向渗透膜和电去离子膜(electrode1nizat1n membrane)组装件。在另一实施方式中，两级净化器进一步包括电凝聚单元，该电凝聚单元设于第一沉降区、第二沉降区或过渡区中的至少一个之中。水处理系统还可包括:过滤系统，该过滤系统与两级净化器以流体方式连接，并设于两级净化器的下游；和/或离子交换系统，该离子交换系统与两级净化器以流体方式连接，并设于两级净化器的下游。
[0009]另一方面，本发明涉及水处理系统，该水处理系统包括:至少一个软化系统，该软化系统被配置为用于接收水的原始物料；以及净化器，该净化器与上述至少一个软化系统以流体方式连接。该至少一个软化系统包括细菌软化系统。在各种实施方式中，细菌软化系统包含硫酸盐还原细菌。硫酸盐还原细菌可存在于储库中(例如收集/设于储库的侧壁上)，该储库包括圆锥形的底板，用于收集并清除从原始物料沉淀出的固体。该储库也可包括用于除去硫化氢气体的装置和用于在储库内搅拌或搅动原始物料的装置。该至少一个软化系统还可包括石灰软化系统、苏打灰软化系统或絮凝系统中的至少一种。在一个或多个实施方式中，该水处理系统包括至少一个渗透驱动膜系统，该渗透驱动膜系统与净化器以流体方式连接，并设于净化器的下游。该至少一个渗透驱动膜系统可包括一个或多个反向渗透单元和/或一个或多个正向渗透单元。
[0010]其它方面、实施方式以及这些示例性方面和实施方式的优点在下文中详述。此外应理解的是，本文所记载的各种实施方式的特征并非互斥，而是可存在于各种组合和变换之中。
【附图说明】
[0011]在附图中，类似的标注字符通常表示不同视图中的相同部分。同时，附图并非必然成比例，而是通常为说明本发明的原理而对重点进行强调，也并非意在定义本发明的界限。为清楚起见，并未在每幅附图中标出每个组件。在以下说明中，本发明的各种实施方式参考下列附图进行描述，其中:
[0012]图1是用于根据本发明的一个或多个实施方式进行废水处理的正向渗透系统/方法的图示；
[0013]图2是用于根据本发明的一个或多个实施方式进行废水处理的替代系统/方法的图示；
[0014]图3是用于根据本发明的一个或多个实施方式对溶剂进行渗透提取的系统的示意图；
[0015]图4是根据本发明的一个或多个实施方式所述的水处理系统的图示；
[0016]图5是根据本发明的一个或多个实施方式，引入有图4所述系统的组合式水处理系统的图不;
[0017]图6是用于根据本发明一个或多个实施方式所述的水处理系统和方法的替代渗透驱动膜系统的图示。
【具体实施方式】
[0018]根据一个或多个实施方式，用于从溶液中萃取溶剂(例如水)的渗透方法通常可包括将该溶液暴露于正向渗透膜的第一表面。可将第二溶液或吸引溶液暴露于正向渗透膜的第二相对表面，第二溶液或吸引溶液相对于第一溶液或过程溶液具有增加的浓度。然后，溶剂可从溶液被吸引穿过正向渗透膜并进入第二溶液，经由正向渗透产生溶剂得以富集的溶液，正向渗透利用流体转移性质，涉及从相对不浓缩的溶液向更浓缩的溶液移动。溶剂得以富集的溶液也称为稀释吸引溶液，可在第一出口收集并经历进一步的分离过程，以产生例如纯化的水。可在第二出口收集第二产物流、例如消耗或浓缩后的过程溶液，从而进行排出或进一步处理。
[0019]根据一个或多个实施方式，正向渗透膜模块可包括一个或多个正向渗透膜。正向渗透膜通常可以是半透性的，例如允许水穿过，但是排除其中溶解的溶质、例如氯化钠、碳酸铵、碳酸氢铵和氨基甲酸铵。许多类型的半透膜适合该目的，只要它们能够允许水(即溶剂)穿过的同时阻止溶质穿过，并且不