CN103827043B

CN103827043B - 高效回收饮用水方法

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Publication number: CN103827043B
Application number: CN201280048489.9A
Authority: CN
Inventors: R·A·阿尔-萨马迪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2032-08-17
Also published as: CN103827043A; US20130043190A1; WO2013023282A1; US9199866B2

Abstract

本发明公开了一种方法，其使用反渗透（RO）或纳滤（NF）膜和离子交换（IX）水软化树脂以最大化生产饮用水、净化工业用水或循环利用的城市或工业废水。所述膜和离子交换单元的构造能够使系统在90%-99%的高渗透回收率下运行，从而生产净化饮用水，其排出最小量的废水，并具有非常低的膜清洗或膜更换频率。该方法降低了膜污垢和结垢，并使水处理化学药品的使用最少化，包括酸性和碱性溶液及再生IX树脂通常需要的氯化钠盐。该方法通过更有效地以及更经济的方式生产饮用水，相对于“全屋RO”饮用水现有技术提供了明显改进，在现有技术中，膜渗透回收率通常限制在30%-50%的范围内。

Description

高效回收饮用水方法

相关申请的交叉引用

本发明要求2011年8月17日提交的美国临时专利申请61/524,554的优先权，该申请通过引用整体并入本文中。

技术领域

本发明主要涉及基于膜的水净化过程。特别是，本发明包括为提高用于净化饮用水的“全屋RO”系统的效率设计的方法、工序和系统。

背景技术

硬度前体如钡、钙、镁、铁、硅、碳酸盐和碳酸氢盐、氟化物、硫酸盐常在地表水源、水井和地下蓄水层和含水的工业排放物例如冷却塔排出物中找到。

这些微溶的污染物限制了经反渗透（RO）和纳滤（NF）膜净化、脱盐的渗透液的百分回收率，因为它们在浓度大时倾向于形成结垢化合物，沉积在膜的表面并缩短其使用寿命或需要非常频繁地清洗膜。

简单的RO膜系统通常会达到大约70%的最大渗透回收率。传统家庭型RO系统也称为全屋RO系统，通常以25%-50%的渗透回收率运作。但是，在这些低渗透回收率下，每产生1加仑的净化或脱盐的饮用水会浪费1-3加仑的水。这种低膜渗透回收率旨在完全降低污垢物质（包括天然有机物质、胶体物质和结垢化合物）的积聚，从而减少维护并降低清洗和更换昂贵的RO膜的频率。这种低膜渗透回收率还使设计人员能够简化RO系统设计，因其不使用预处理化学药品和膜清洗化学药品。但是，这些优点被这些基本家庭或“全屋”RO系统差的性能所抵消，因为这些系统产生大量废弃的RO废水，并且其使用的入流水（例如自来水或井水）的体积比最终用户实际消费的体积大得多。在这种方式下，任何节省下来的系统成本都被更高成本的入流水和污水排放成本所抵消。

目前在这些家庭RO系统设计中的改进包括在一些“全屋”RO系统中，在经RO膜处理前，使用离子交换软化树脂作预处理，以除去入流水带来的硬度，从而使RO膜可以达到较高的渗透回收率。这些改进系统的RO渗透回收率达到60%-70%，但仍旧浪费30%-40%的入流水作为RO废水排出。此外，水软化剂离子交换树脂必须周期性再生，再生过程通过使用高达10%强度的商业（即氯化钠）盐溶液以保证有效再生，漂洗IX树脂并在再生循环之间恢复树脂容量。进一步，其必须使用淡水或高质量RO渗透液来制备再生盐溶液，从而净化水的净回收率进一步再降低2-5%，同时浪费昂贵的化学制品并将钠和氯离子释放到接收的地表水中，对环境和人的健康造成不利影响。

除了上述说明，还值得注意的是，过去开发合适RO系统的尝试已关注以下方面：提高膜处理产出水的回收率，通过使用RO浓缩液，使得作为RO预处理的SACIX树脂再生，来解决与商业盐有关的问题，尽管人们在这个领域作出了很多努力，但是这些处理仍然低效。例如，它们不能够在获得高度理想范围的膜系统产出水回收率（即>90%，甚至>95%）的同时再利用膜浓缩液来使IX树脂再生，从而进一步提高净产出水回收率以及排除用于使IX树脂再生的商业盐的使用。同样已知的是，与地表水相关以及更特别地与地下水相关的入流水的质量，特别是总溶解固体（TDS）和硬度浓度及其它多价阳离子和二氧化硅的浓度会随时间（例如五年时间）变化。因此，之前在RO领域的工作不能解决入流水质量变化性的问题，也不能解决对可靠的过膜前和过膜后的水软化能力的需要，以使硬度和其它胶体多价离子对膜渗透流量的不利影响最小化。本发明符合这些和其他需求。

发明内容

本发明通过提供一改进的经济的系统和方法用于净化地表水、地下水、城市和工业废水，生产净化的或脱盐的饮用水或工业用水，解决了正在发生的长期感到的需要。取决于入流水的TDS，所述系统和方法获得大于入流水体积的90%甚至大于95%的高产出水回收率，同时其使用膜浓缩液来再生IX树脂，从而避免了使用商业盐。

这一发明同时结合了增强的预处理和过膜后处理，以能够控制污垢和结垢物质，从而有助于膜系统以最小的膜清洗或更换频率长期运作。通过这种方式，本发明节约了入流水和废水处理成本，还减少了化学药品对环境的不利影响。作为维护低和水成本减少的结果，本发明理想地适用于家庭、餐馆、多元住宅和商业建筑、灌装水厂和食品饮料制造厂。在这方面，本发明提供了一饮用水系统和一方法，其中通过从入流水和膜浓缩液中连续除去污垢和结垢化合物，然后循环利用低硬度膜浓缩液并与入流水共混，膜渗透回收率得到最大化。

本发明包括一方法，其使用RO或NF膜和IX软化树脂以使饮用水、净化的工业用水或回收净化的城市或工业污水的生产最大化。特别是，本发明提供了一种经济和环境高效的方法和系统，其将饮用纯净水和可饮用水供应至家庭、公寓楼、办公楼及商业和工业综合体，同时产生并排放最小量的废水。这是通过减少结垢和连续使用膜浓缩液或废流来再生IX树脂实现的。这将最大限度地减少或消除淡水和商业盐的使用，从而改进方法的经济性并减少其对环境的不利影响，所述淡水和商业盐通常用来在常规的水软化器中再生IX树脂。

本发明的一个目标是以防止结垢物质和其它胶体、污垢物质在用来净化水的膜表面上形成和积聚的方式，使用离子交换水软化树脂以从入流原水和膜浓缩液中同时除去微溶的硬度阳离子包括钙、镁、钡、铁和铝。

本发明的另一个目标是处理入流地表水、城市水、井水和半咸水，并生产脱盐的净化水，其中膜渗透回收率在90%-99%的范围内。

本发明的另一个目标是生产一膜浓缩液，以及使用该膜浓缩液来再生水软化离子交换树脂，所述膜浓缩液具有足够高的盐度，以碳酸钙计<5mg/L的低硬度和>1，000mg/L的总溶解固体（TDS）浓度。在这种方式下，因直接使用膜浓缩液来再生IX树脂，本发明减少了1-5%的补足盐浓度需要消耗的清洁水。此外，通过使用浓缩液来再生IX树脂，不需要使用大量的商业（氯化钠）盐，从而降低了与生产净化水相关的运作成本，以及降低了与使用商业盐相关的不利环境影响。

本发明的另一个目标是以足够高的比率循环利用IX软化的膜浓缩液以防止污垢物质和结垢化合物在膜表面的形成和沉积，同时获得90%-99%的渗透回收率。

本发明的这些目标和其它目标通过说明书、权利要求和附图来说明。

附图说明

图1描绘了通过使用两个IX水软化树脂柱与RO或NF膜系统、阻垢剂配量单元和大量的机动化的自动切断阀、止回阀（总称为“控制阀”）及流量和压力调节器，可以交替使用两个IX树脂柱中的一个，在开始时作为过膜前水软化系统以从入流水中除去大部分硬度，以及在之后作为过膜后水软化系统以从高TDS膜浓缩液中除去泄漏的或残留的预浓缩硬度。该设计还能够运作以生产渗透回收率高的净化水，同时还能利用膜浓缩液使失效的IX树脂再生。

图2是高效回收饮用水工序（即IXA-OR-IXB，常规水生产循环，模式1）的主要实施方案的示意图，其中使用IX水软化树脂IXA（16）来除去入流水1的大部分硬度，使用膜系统8来净化水和生产产出水9，以及在循环利用和与IX处理过的入流水共混之前，使用IXB（25）来除去膜浓缩液27中的任何残留（经预浓缩的）硬度和其它污染物，以获得进一步的渗透水回收率。

图3是高效回收饮用水工序（即IXB-OR-IXAR）的第二个实施方案的示意图，其包括同时进行的水生产和IX树脂再生循环，模式1。在这种情况下，IXAR是指在再生模式中使用IXA树脂柱。由于入流水软化树脂（IXA）的活性交换容量比膜浓缩液软化器（IXB）消耗得更快，IXA将首先失效，而IXB则继续具有可用的水软化容量。因此，切换流动方向，使得入流水1首先被引入IXB（25）以除去大部分硬度，然后进行膜系统净化8以生产产出水9。两个IX树脂柱IXA和IXB之间的自动切换基于一定时器、基于处理过的水体积或基于经IX处理的水的硬度而进行。由于IXA树脂16的活性容量已被消耗（即IXA失效），RO膜浓缩液19在压力下或通过缓冲（盐水）罐被引至失效的IXA树脂柱16，在柱16中，储存的硬度与RO浓缩液中的单价离子交换，从而使IXA树脂再生，并使其准备好用于下一常规水生产循环（模式2）。如果需要定期进行，可往盐水罐（未显示在图3中）中加入氯化钠（商业盐）来增强RO浓缩液，旨在释放任何积聚的硬度离子，从而维持IX树脂的水软化效果。

图4是高效回收饮用水工序（即IXB-RO-IXA，常规水生产循环，模式2）的第三个实施方案的示意图，其中IX水软化树脂IXB（25）继续除去入流水1中的大部分硬度和其它污染物，并使用膜系统8来净化水以生产产出水9。在这种运作模式下，使用新鲜再生的IXA树脂16来除去膜浓缩液27的任何残余（预浓缩的）硬度和其它污染物，然后通过回收并与IX处理过的入流水共混以获得进一步的渗透水回收率。

图5是高效回收饮用水工序（即IXA-RO-IXBR，水生产和IX树脂再生循环，模式2）的第四个实施方案的示意图，其包括同时的水生产和IX树脂再生，模式2。当IXB树脂25失效时，入流水1自动被引回至IXA树脂柱16以除去大部分硬度，然后进行膜系统净化8以生产产出水9。由于IXB树脂25的活性容量已被消耗（即失效），RO膜浓缩液19在压力下或通过缓冲（盐水）罐引至失效的IXB树脂柱25，在树脂柱25中，储存的硬度交换成RO浓缩液中的单价离子，从而使IXB树脂再生并使其准备好用于下一水生产循环（模式1）。

具体实施方式

本发明提供了用于水净化的方法、系统和装置，其特别适用于净化饮用水，意即目的是用于和/或适合用于人类消耗的水。在各个实施方案中，本发明提高了RO或NF渗透回收率，从而减少了产生的膜废水的排出体积，以及减少了进入的水体积，从而减少了饮用水系统每年的运作成本。本发明还可用于工业用水的处理、脱盐或净化，以及工业和城市废水的回收。因此，本发明广泛适用于各种不同来源的水的净化。

本发明的高效回收饮用水工序在图1中大致说明，图1描绘了一通用高效回收饮用水系统/工序，而与该工序的四个代表性运作循环或模式相关的流动路径在图2-5中分别用粗线突出显示。

本发明克服了与现有技术“家庭”或“全屋”RO系统和其它高回收率膜工序相关的明显限制，提供了一高效经济的可行的自动工序，其中通过不使用淡水、氯化钠或其它化学物质，膜渗透回收率得到最大化，在再生IX树脂中一般需要上述物质。

本发明公开的全部范围包括上下限、上下限之间的每个整数，以及公开的最宽范围内的每个子范围。因此，在非限制性实施例中，90%-99%的范围包括90%-98%、91%-99%、92%-99%、92%-98%等，使得涵盖90%-99%范围内的每一可能的子范围并包括90%-99%这个范围。这一点适用于本发明公开的所有范围，不管该范围的测量单位是什么。作为一非限制性实施例，1-5mg/L的范围包括1-4mg/L、2-5mg/L等，本发明公开的范围的每一数值包括精确至第一个小数位的所有数字。因此，作为一个非限制性实施例，90%包括90.1%、90.2%、90.3%，等等。

如图1本发明大致说明中所示，通过使用两个IX水软化树脂柱连接RO或NF膜系统、阻垢剂配量单元、盐增加盐水罐（未显示）以及多个机动化自动切断阀、止回阀及流量和压力调节器，可以交替使用两个IX树脂柱中的每一个。因此，IX树脂柱一开始用作过膜前水软化系统以除去入流水中的大部分硬度，然后用作过膜后水软化系统以除去高TDS膜浓缩液中的泄漏或残余预浓缩硬度。通过这种方式，可以连续除去任何积聚的预浓缩的硬度以及可能通过预软化IX树脂泄漏的其它多价离子。

通过结合过膜前软化和过膜后软化IX树脂，RO或NF膜不易受表面积垢和结垢（由于预软化IX树脂的硬度去除性能受到意外破坏而产生）的影响。因此，膜可以容许硬度和其它多价阳离子小于100%的去除效率，而不会对RO或NF膜的渗透流量造成不利影响，因为过膜后软化树脂会除去来自过膜前软化树脂的任何“泄漏的”硬度。

相比之下，以前存在的系统总是需要IX树脂接近100%的硬度去除效率。此外，通过下面详细描述的四个运作循环的方式运行这两个IX树脂柱和RO或NF膜系统，可以连续不中断地生产净化饮用水、可饮用水或工业用水，同时使排出的废水最小化。此外，通过这种方式运行IX和膜系统，可以最小化或完全不需要清洗膜，并将膜更换的频率减少至5年一次，与此相对，以前的系统为3年一次。

高效回收饮用水膜系统可作为第一仅有的膜阶段，或者如果入流水已通过一现有的RO或NF膜系统进行处理，那么本发明的膜系统可作为第二阶段膜系统，从现有第一阶段取出浓缩液并进行净化，从而获得90%-99%范围内的改进的渗透回收率。

通过使用图1中描绘的相同多用途工序设计、装置和部件，本发明通过以下四个水净化循环获得改进的膜渗透回收率：

IXA-RO-IXB（常规水生产循环，模式1，图2）

IXB-RO-IXAR（水生产和IX树脂再生循环，模式1，图3）

IXB-RO-IXA（常规水生产循环，模式2，图4）

IXA-RO-IXBR（水生产和IX树脂再生循环，模式2，图5）

在这种方式下，取决于入流水的TDS，可连续获得90%-99%范围内的高净产出水回收率，同时不需要使用商业盐。现有技术使用淡水或膜渗透液来构成盐溶液作为盐水漂洗以使IX树脂再生，作为替代，可使用TDS>1000mg/L和一般>2000mg/L的相对无硬度膜浓缩液，从而减少系统废水的净体积。为了将二氧化硅带来的结垢潜在性减到最低，可将1-5mg/L合适低剂量的高效阻垢剂注入入流水中。

按照本发明，入流水1可为自来水、井水或地表水，当使用自来水作为入流水时，其可首先经过滤除去悬浮固体和胶体物质，然后通过颗粒活性碳（GAC）柱处理以除去自由氯。

如图2的示意图所示，其为高效回收饮用水工序发明的一个主要实施方案（即IXA-RO-IXB，常规水生产循环，模式1），通过自动关闭机动化阀门MV2和MV21以及打开MV14，经过滤的脱氯入流水1被引入水软化器IXA（16）。在水净化系统的各个电路中适当地设置止回阀可防止经IXA处理的入流水流绕IXA树脂柱再循环，并可防止所述经IXA处理的入流水绕过膜系统8和通过MV22向上流过IXB树脂柱。通过选择所述常规水生产循环（模式1），止回阀通过其固有的位置迫使所述经IXA处理的入流水通过泵6和流量调节阀7穿过膜系统8。

IXA树脂16和IXB树脂25选自包括强酸阳离子交换树脂（SAC）、弱酸阳离子交换树脂（WAC）和螯合型树脂的组。这些IX树脂是用于从入流水1和膜浓缩液27中分别选择性地高效去除硬度及其它二价和多价离子。IXA和IXB树脂选择性除去的微溶阳离子包括钙、镁、铝、钡、铁和锰，从而分别产生经预处理的入流水和处理后的膜浓缩液，它们几乎完全没有这些微溶阳离子（即以碳酸钙计，硬度<5mg/L以及通常<1mg/L）。

除去经预处理的入流水1中的大部分硬度和其它多价离子后，在4中加入少量的1-5mg/L范围内的聚合物阻垢溶液，以减少二氧化硅污垢形成，因为二氧化硅的溶解性在中性pH下根据温度在100-120mg/L范围内变化。然后将预处理过的入流水通过具有5微米最小标称过滤效率的筒式过滤器5进行过滤，以除去残余胶体物质和生产经预处理的入流水18，其具有5的最大15分钟污染密度指数（SDI15）以及2-3的理想SDI。

经预处理的入流水30与经IXB软化的再循环膜浓缩液27共混，并作为水流18引入膜系统8中以净化水并产生脱盐的产出水9和膜浓缩液10，产出水9包含低浓度的可溶的总溶解固体（TDS），通常<10mg/L，而膜浓缩液10包含大多数分散的可溶离子和非离子物质。膜系统8可使用反渗透膜（RO）或纳滤膜（NF）。

如前所述，流率等于入流水流率的10%-100%的相当一部分的膜浓缩液27通过流量和压力调节阀31和机动化阀MV23经过IXB树脂柱25进行循环利用，其中所述膜浓缩液的积累硬度被树脂除去。由此产生的低硬度膜浓缩液与经IXA处理的入流水30共混，如前解释的，合并的低硬度入流18被引入膜系统8中以获得90%-99%的高总饮用水回收率。来自IXA树脂16的任何泄漏硬度或其它污垢和结垢化合物被IXB除去，防止积累和沉积在膜表面上。通过这种方式，可以维持无结垢和无污垢物的膜表面，维持高渗透流量并能在渗透回收率为入流水流率的90%-99%范围内运作，同时最小化膜清洗频率并延长可用膜使用寿命。

以这种方式运作还可大幅减少每年的运作成本，因为90%-99%的入流水都用作产出水，从而与现有技术全屋RO系统相比，将购买水的成本降低多达30%-40%，所述现有技术全屋RO系统通常以50%-70%的渗透回收率运作。此外，污水处理的成本和排污收费也减少了，因为与现有技术全屋RO系统需处理30%-50%的废水体积相比，只需处理1%-10%的废水体积。膜废水流的实际体积由最大可获得的系统渗透回收率百分比确定。这被入流水中的二氧化硅浓度限制，如果没有限制，其由可溶离子（即钠、钾、氯、碳酸氢盐等）带来的渗透压和运作温度以及最大膜系统设计压力确定。

例如，下面的表1显示了全屋高回收率单个4英寸×40英寸RO元件饮用水样机在10个月的试验期间六个试验方案的总结。这个性能总结显示了系统的产出水回收率和水质对运作温度和压力以及入流水TDS的依赖。表1中的试验利用总硬度为中等至高的氯化的安大略湖城市饮用水作为入流水进入高效回收饮用水样机中：

表1本发明饮用水高回收率方案的实施例

因为过膜前软化树脂IXA去除入流水中的大部分硬度，这种树脂会在过膜后软化或修饰树脂IXB之前失效。此处所使用的“失效（exhaust）”和“已失效（exhausted）”以及“失效（exhaustion）”这些术语指一条件，其中树脂中至少90%的离子交换位点由于结合了硬度离子和其它多价离子（例如钙、镁或铁阳离子，或阳离子的组合）而不可用。失效时，如图3所示，通过自动关闭机动化或电磁激活阀MV14和MV17以及打开阀门MV21和MV22，同时保持阀门MV2关闭，入流1切换至IXB25。在这种运作模式下（水生产和IX树脂再生循环，模式1），水的生产通过IX树脂柱IXB25和膜系统8维持，如图3所示。但是，通过关闭阀门MV29，打开阀门MV20，膜浓缩液19被转向流过失效的IXA树脂柱16并经由处理废水流12排出或处理。在这种方式下，通过使用高盐度低硬度膜浓缩液19，而非使用由淡水和商业盐制备的盐水，失效的IXA树脂再生，从而最大化净回收的膜渗透液的百分比，同时减少或不使用盐。

加压的膜浓缩液流19的管道压力被用来驱动膜浓缩液流过IXA以使IXA树脂再生。或者，缓冲罐或盐水罐和加压泵（未显示在图3中）可用来收集膜浓缩液19，并通过向浓缩液盐水罐中加入少量商业盐来定期增加其强度，如果需要，可用来释放任何积累的硬度离子，从而维持IX树脂的水软化有效性。这个IX树脂再生过程大约需要30分钟。一旦再生，如图4所示，通过关闭MV20和打开MV29和MV17，系统的运作可切换至模式2（常规水生产循环，模式2），IXA现在用作硬度修饰（hardnesspolishing）单元或过膜后浓缩液软化单元。这种自动化高回收率模式继续下去，直至IXB25中的树脂失效。不同的运作方式之间的切换优选基于水体积累加器信号、定时器或两者。或者，IX树脂柱之间的切换可基于IX软化水的在线硬度分析仪信号。

IXB中的离子交换水软化树脂失效时，如图5所示，通过自动关闭机动化或电磁激活阀MV21和MV22，并打开阀门MV14和MV17，同时保持MV2关闭，入流水1切换回IXA16。在这种运作模式下（水生产和IX树脂再生循环，模式2），水的生产通过IX树脂柱IXA16和膜系统8来维持，如图5所示。但是，关闭阀MV29和打开阀MV24，膜浓缩液19就被转到流经失效的IXB树脂柱25，并通过处理废水流12排出或处理。

在这种方式下，IXB树脂通过使用高盐度低硬度膜浓缩液19而非使用由淡水和商业盐制备的盐水溶液再生，从而使净回收膜渗透百分比最大化，同时减少或不使用盐。这一过程需要大约30分钟。一旦再生，如图2所示，通过关闭MV24，打开MV23和MV22，系统运作可切换回常规水生产循环，模式1，IXB现在用作硬度修饰单元或过膜后浓缩液软化单元。这种自动化高回收率模式继续进行，直到IXA16中的树脂失效，此时，重复余下的三个运作循环，如前所述)。

由上可见，本发明教导了一高效经济的系统和一生产饮用水、可饮用水或工业用水的方法。该方法采用一RO或NF膜系统和两个IX水软化器、入流水预处理和预过滤及多个自动切断阀门和止回阀，这些阀门使四个相继循环中的系统能够连续自动运作。这些循环包括使用IX、RO或NF膜净化的预软化、使用IX的软化后/多价修饰以及使用膜浓缩液的IX树脂的自动再生，从而达到净化水回收率在入流水流率的90%-99%的范围内，同时最小化膜清洗或更换，也消除或大幅降低商业盐的使用以及其对环境和人类健康造成的伴随不利影响。

虽然本发明已用优选实施方案进行描述，但是所附的权利要求将包含落入本发明精神内的其它实施方案。

Claims

1.一种高效回收饮用水系统，其处理入流水，产生的反渗透膜渗透回收率在入流水体积的90％-99％范围内，包括：

a)反渗透(RO)膜系统，用于净化入流水并产生膜渗透产出水和膜浓缩液；

b)两个离子交换(IX)水软化树脂柱，每一个连接到所述RO膜系统并配置成提供低硬度入流水给所述RO膜系统以及从所述膜系统接收所述膜浓缩液，以产生循环利用的低硬度膜浓缩液；

c)阻垢剂测量单元或二氧化硅隔离单元，以防止硅垢形成；

d)筒式过滤器，最大标称过滤孔隙度为5微米；

e)一个或多个加压泵，用以将所述入流水加压并转移到所述RO膜系统和所述两个IX水软化树脂柱；

f)盐水罐，以收集所述膜浓缩液并通过添加盐增强所述膜浓缩液的离子强度；以及

g)控制阀，选自自动机动阀、电磁阀、气动关闭阀及它们的组合，其中控制阀以预定顺序自动打开和关闭，其中，所述控制阀被配置成使水流通过以除去所述入流水中的大部分硬度和其他多价阳离子，所述水流交替使用所述两个IX水软化树脂柱中作为第一膜前离子交换(IX)水软化树脂柱的那个，所述膜浓缩液用于使失效的IX水软化树脂柱再生。

2.根据权利要求1所述的高效回收饮用水系统，其中控制阀以一种方式和一种定时运作顺序打开和关闭，以提供过膜前入流水IX软化、RO净化和过膜后的回收的膜浓缩液的IX硬度修饰，其被称为常规水生产循环，包括：

a)将所述入流水引入两个IX水软化树脂柱中之一IXA以除去硬度和其它多价阳离子并产生总硬度以碳酸钙计<5mg/L的低硬度入流水，其中所述入流水是预过滤和脱氯的；

b)将所述低硬度入流水与所述回收的低硬度膜浓缩液共混，以产生共混低硬度入流水；

c)通过添加阻垢剂或使其通过二氧化硅阻隔单元，以及通过筒式过滤器过滤，对所述共混低硬度入流水进行预处理，以产生预处理共混低硬度入流水，其污染密度指数SDI15<5；

d)将所述预处理共混低硬度入流水加压并引入反渗透(RO)膜系统，以净化所述预处理共混低硬度入流水并产生膜渗透产出水和膜浓缩液；

e)以在所述入流水比率的90％-99％范围内的比率回收所述膜渗透产出水；

f)以在所述入流水比率的1％-10％范围内的比率从所述膜浓缩液除去和处理膜分离废水流；

g)将总溶解固体浓度(TDS)>1，000mg/L的所述膜浓缩液在其自身压力下以所述入流水比率的10％-100％的比率引入到两个IX水软化树脂柱中的第二IX水软化树脂柱IXB中，以产生循环利用的低硬度膜浓缩液，其总硬度以碳酸钙计<5mg/L；以及

h)继续在所述常规水生产循环中运作所述高效回收饮用水系统一段时间，直到IX水软化树脂柱IXA失效。

3.根据权利要求1或2所述的高效回收饮用水系统，其中控制阀以一种方式和一种定时运作顺序打开和关闭，以提供过膜前入流水IX软化、RO净化和使用膜浓缩液的失效的IX树脂再生，称为水生产和IX树脂再生循环，包括：

a)将入流水引入两个IX水软化树脂柱中之一IXB以除去硬度和其它多价阳离子并产生总硬度以碳酸钙计<5mg/L的低硬度入流水，其中所述入流水是预过滤和脱氯的；

b)通过添加阻垢剂或使其通过二氧化硅阻隔单元，以及通过筒式过滤器过滤，对所述低硬度入流水进行预处理，以产生污染密度指数SDI15<5的预处理低硬度入流水；

c)将所述预处理低硬度入流水加压并引入反渗透(RO)膜系统，以净化所述预处理低硬度入流水并产生膜渗透产出水和膜浓缩液；

d)以在所述入流水比率的90％-99％范围内的比率回收所述膜渗透产出水；

e)使所述两个IX水软化树脂柱之一的失效的IXA再生：将总溶解固体浓度(TDS)>1，000mg/L的所述膜浓缩液在其自身压力下或经由所述盐水罐和所述加压泵，以足够高的流率和足够高的TDS，引入所述失效的IX水软化树脂柱IXA中，以完全除去所述失效的IX水软化树脂柱IXA中的硬度和其它多价离子，并产生新鲜的再生的IX水软化树脂柱IXA和失效IX再生剂废物；

f)除去所述新鲜的再生的IX水软化树脂柱IXA中的所述失效IX再生剂废物，将所述失效IX再生剂废物与一部分所述膜浓缩液混合以产生比率为所述入流水比率的1％-10％的膜处理废水流，并处理所述膜处理废水流；以及

g)继续以所述水生产和IX再生循环运行所述高效回收饮用水系统，直至所述失效的IX水软化树脂柱IXA再生，从而制备所述新鲜的再生IX水软化树脂柱IXA用于常规水生产循环。

4.根据权利要求1所述的高效回收饮用水系统，其中控制阀以一种方式和一种定时运作顺序打开和关闭，以提供过膜前入流水IX软化、RO净化和过膜后的回收的膜浓缩液的IX硬度修饰，称为常规水生产循环，包括：

a)将所述入流水引入两个IX水软化树脂柱中之一IXB以除去硬度和/或其它多价阳离子并产生总硬度以碳酸钙计<5mg/L的低硬度入流水，其中所述入流水是预过滤和脱氯的；

b)将所述低硬度入流水与回收的低硬度膜浓缩液共混，以产生共混低硬度入流水；

g)将总溶解固体浓度(TDS)>1000mg/L的所述膜浓缩液在其自身压力下以所述入流水比率的10％-100％的比率引入两个IX水软化树脂柱中的另一个IX水软化树脂柱IXA中，以产生循环利用的低硬度膜浓缩液；以及

h)继续在所述常规水生产循环中运作一段时间，直到IX水软化树脂柱IXB失效。

5.根据权利要求3所述的高效回收饮用水系统，其中控制阀以一种方式和一种定时运作顺序打开和关闭，以提供过膜前入流水IX软化、RO净化和过膜后的回收的膜浓缩液的IX硬度修饰，称为常规水生产循环，包括：

6.根据权利要求1所述的高效回收饮用水系统，其中控制阀以一种方式和一种定时运作顺序打开和关闭，以提供过膜前入流水IX软化、RO净化和使用膜浓缩液的失效的IX树脂再生，称为水生产和IX树脂再生循环，包括：

a)将所述入流水引入两个IX水软化树脂柱之一IXA以除去硬度和其它多价阳离子并产生总硬度以碳酸钙计<5mg/L的低硬度入流水，其中所述入流水是预过滤和脱氯的；

d)以在所述入流水比率的90％-99％范围内的比率回收所述产出水；

e)使所述两个IX水软化树脂柱之一的失效的IXB再生：将总溶解固体浓度(TDS)>1，000mg/L的所述膜浓缩液在其自身压力下或经由所述盐水罐和所述加压泵，以足够高的流率和足够高的TDS，引入所述失效的IX水软化树脂柱IXB中，以完全除去所述失效的IX水软化树脂柱IXB中的硬度和其它多价离子，并产生新鲜的再生IXB树脂柱和少量的失效IX再生剂废物；

f)除去所述新鲜的再生IX水软化树脂柱IXB中的所述失效IX再生剂废物，将所述失效IX再生剂废物与一部分所述膜浓缩液混合以产生比率为所述入流水比率的1％-10％的膜处理废水流，并处理所述膜处理废水流；以及

g)继续以所述水生产和IX树脂再生循环运作所述高效回收饮用水系统一段时间，直到所述IX水软化树脂柱IXB再生，从而制备所述新鲜的再生IX水软化树脂柱IXB，用于常规水生产循环。

7.根据权利要求5所述的高效回收饮用水系统，其中控制阀以一种方式和一种定时运作顺序打开和关闭，以提供过膜前入流水IX软化、RO净化和使用膜浓缩液的失效的IX树脂再生，称为水生产和IX树脂再生循环，包括：

g)继续以所述水生产和IX树脂再生循环运作所述高效回收饮用水系统一段时间，直到所述IX水软化树脂柱IXB再生，从而制备所述新鲜的再生IX水软化树脂柱IXB，用于所述常规水生产循环。

8.根据权利要求1所述的高效回收饮用水系统，其中RO膜系统包括纳滤膜。

9.根据权利要求1所述的高效回收饮用水系统，其中两个离子交换水软化树脂柱包括钠型强酸阳离子交换树脂(SAC)、弱酸阳离子交换树脂(WAC)或螯合离子交换树脂。

10.根据权利要求1所述的高效回收饮用水系统，其中将两个IX水软化树脂柱配置成用于顺流再生或对流再生。

11.根据权利要求1所述高效回收饮用水系统，其中所述两个离子交换水软化树脂柱中的离子交换树脂为凝胶型大孔传统树脂或扁壳树脂。

12.根据权利要求1所述的高效回收饮用水系统，其中通过添加氯化钠盐或氯化钾盐，所述膜浓缩液的总溶解固体浓度可增加至1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。

13.根据权利要求1所述的高效回收饮用水系统，其中所述入流水为来源于现有反渗透或纳滤过程的浓缩液流。

14.根据权利要求1所述的高效回收饮用水系统，其中所述入流水为地表水、地下水、自来水、来自城市废水处理厂或工业废水处理厂的二次或三次废水、由膜-生物反应器系统(MBR)处理过的废水、或者经凝聚、絮凝、澄清、微滤、超滤、多介质过虑或微介质过滤处理过的地表水或地下水。

15.根据权利要求3所述的高效回收饮用水系统，其中所述失效的IX水软化树脂柱IXA的再生基于定时器逻辑或基于所述失效的IX水软化树脂柱IXA处理过的水的总体积，或基于所述低硬度入流水的在线水质量监控或基于这些方法的组合。

16.根据权利要求6或7所述的高效回收饮用水系统，其中所述失效的IX水软化树脂柱IXB的再生基于定时器逻辑，或基于所述失效的IX水软化树脂柱IXB处理过的水的总体积，或基于低硬度入流水的在线水质量监控或基于这些方法的组合。