CN106564990A - 低能量反渗透方法 - Google Patents

Abstract

提供一种反渗透处理水的系统和方法，该水包括海水和微咸水。本发明实施方案的方法和系统可以包括例如超滤和随后的生物淤积物去除，两者都在反渗透之前。在优选实施方案中，本系统在低通量下运行。例如，对于海水可以使用6‑8 GFD的通量。其它的实施方案可以提供与反渗透膜清洗系统结合的上述工艺。该膜清洗系统是“适当位置的清洗”系统，其包括使用反渗透系统中的自然压差以去除生物淤积物和它们的前体。

Description

低能量反渗透方法

相关申请

本申请是申请日为2013年4月23日、申请号为201380000380.2、发明名称为“低能量反渗透方法”的发明专利申请的分案申请。

本申请要求2012年4月23日提交的美国临时专利申请号61/636,930的优先权，并通过引用将其并入本文。

技术领域

本发明的实施方案涉及使用反渗透脱盐的方法、系统和工艺。

背景技术

水脱盐一直在发展以满足世界范围内的工业和饮用水需求。尽管在这些装置中热脱盐(多效蒸馏或“MED”，和多级闪蒸或“MSF”)和膜基海水反渗透(“SWRO”)方法两者都在使用，在最近15-20年间主要是SWRO的发展。与几年前的技术相比，就能量消耗而言，SWRO已经变得非常成本有效和有效率的。

与SWRO的优势联合在一起，已经存在一些与设计用以降低能量消耗的低能量膜和能量回收装置相关的改进。同时，能源成本已经更加急剧地增加，在SWRO装置中对降低的能量消耗存在持续的需求，以抵消能量成本并维持水的成本。海水装置由于较高的能量消耗而最经常遇到这种挑战，但是由于能量成本上的显著增加，微咸水装置也已经受到提高的关注。由于装置运行期间的淤积(fouling)问题，通过能源成本的增加而使这些能量成本进一步加剧。

装置管理方面的一个挑战是：装置以前是用于某些能量消耗进行设计，但一旦开始产生水，装置的能量消耗就不保持稳定和恒定。这可能是由于数种原因，但主要地它是因为淤积、结垢(scaling)或膜致密度。在这三种原因中，在微咸水中结垢可能是能量消耗的最大贡献者，但在海水和地表水-基RO装置中，淤积是能量消耗的最大原因。此外，由于重点强调水的循环和再利用，典型地已经开始以高达97-98％的回收率来设计RO微咸水装置，这使得淤积和结垢问题变得更具挑战性。有时候，水本身并不结垢，但由于因为其它原因而已经发生的引发，结垢盐可能开始沉淀。

RO装置遭遇的另一个严重问题是生物-淤积，它减少水的产量，增加压差并提高电力消耗。在其中存在开放入口和其中夏季期间水温升高的装置中，这个问题更加复杂(compounded)。由于氧化产物的形成，氯处理使其更加糟糕，该氧化产物为膜表面上的残余细菌提供有效的供料，在去-氯化方法后它们与细菌一起被废弃在该膜表面上。通常不可认为氯化是控制生物淤积的可持续方法选择，因为氯化之后留下的平衡细菌，在去-氯化之后繁殖更快，因为存在作为细菌食物的有效养分。因此，依靠氯化来控制膜上的生物-淤积是不谨慎的。此外，由于形成致癌物质，氯化有机产物可能是不希望的。控制、减少或消除生物-淤积的替代方法具有重要意义。

已经发现其它化学方法(例如杀生物剂处理)的效果有限，并且非常昂贵。在装置里已经采用通过优化氯化和去-氯化的剂量、它们的位置和频率的数种方法：包括在预处理部分的震荡氯化。这些方法已经提高了生产能力并降低了这个问题的严重度(magnitude)，但是对于装置生产能力和电力消耗效率，还没有提供持续的解决方案。因此，需要改善SWRO和地表水以及循环再利用RO装置的生物-淤积性能。生物-淤积增加了电力消耗，因此，低能量膜设计不可没有对生物-淤积控制的综合方法而单独工作。

在维持在水产量和能量消耗方面的正常运行效率的努力中，应使膜保持清洁条件，且具有跨膜的最小压差。当压差增加时，清洗膜和恢复到膜处于清洁条件时的最初性能变得困难。已知渗透质量随着更高的压差而劣化。除了这一点，清洗状况变得更加激进(aggressive)，需更长时间地使用清洗化学品以重新建立清洁膜性能。事实上，淤积的一些部分变为不可逆且持久的。因为膜丧失性能，所以许多化学清洗不适用于在激进的条件下进行。此外，需要精细地处理并中和清洗化学品的处理，这消耗了额外的化学品。

发明内容

我们展示一种新型的RO脱盐方法，其集中在至少部分是由通过工艺设计降低膜上的生物淤积并整合防止在膜表面上的任何残余生物膜的累积的清洗方法，从而实现低的能量消耗。为了实现持续的较低能量消耗，重要的是保证膜不淤积且压差不增加。在生物-淤积形成的非常初始阶段，在它影响压差之前，并在任何淤积变得持久并开始影响装置在水产量、电力消耗和产品质量方面的性能之前，应可获得清洗膜的清洗方法。

我们的方法提供了许多优势。当降低通量，其中典型的方法遇到大量的生物淤积时，在低通量操作下时我们对超滤和生物淤积去除器的组合，同时降低了生物淤积和能量消耗的数量和强度。这些特征的组合提供了一种独特的低能量和低淤积方法。进一步地，通过降低生物淤积的强度，我们能够提供一种有效的低-压差的渗透清洗机制，其是低-成本、低-化学品且有效的，并且其保证可使持续的低能量操作连续进行。

附图说明

图1显示本发明一个实施方案的低能量SWRO方法的方框流程图。

图2显示RO单元在有或没有额外的预处理和渗透清洗的各种情况下的压降性能对比图。

图3显示当仅用超滤(“UF”)操作时RO单元性能图。

图4显示当用UF和生物淤积物去除单元操作时的RO单元性能图。

图5显示使用本设计工艺和渗透清洗的实施方案的新鲜RO膜的RO单元性能。

图6显示通量对进料压力的图。

图7显示通量对电力的图。

图8显示RO进料水温度对进料压力的图。

图9显示RO进料水温度对渗透总溶解固体的图。

具体实施方式

我们展示一种新型的RO脱盐方法，其集中在由通过设计降低膜表面上的生物淤积并整合防止在膜表面上的任何残余生物膜的累积的清洗方法，从而实现低的能量消耗。通过下面创新的工艺方法使这成为可能，该工艺方法可以包括一个或多个以下方面。

超滤。典型的实施方案包括超滤预处理步骤。当用于处理典型的海水或微咸水时，超滤膜可以得到细菌的大于6的对数减少和病毒载量的1-2的对数减少。

在优选的实施方案中，超滤膜具有大约100,000的截留分子量和小于0.1微米的膜孔径大小。更优选地，膜孔径大小为0.02-0.05微米。超滤渗透提供小于3的污淤密度指数(“SDI”)，且通常为1-2。

UF能够去除大多数胶体微粒，其属性为带正电荷。它还去除一些生物淤积物，但它不能去除可能在膜上引起生物淤积的所有污染物。

为了校准UF性能，UF应经受约比浊测量法的浑浊度单位(“NTU”)5-8，优选6-7NTU的水。可对UF上游水的任选处理进行设计以达到这些参数。得益于本公开内容并基于水分析和场地条件，这可以由本领域技术人员完成。入口浑浊度的这种水平会产生UF渗透产品的质量为约0.06-0.08NTU和小于3的SDI值。如果没有校准UF性能，在下游系统上将存在过量负载，并且它将不会以优选的水平运行。使用该浑浊度水平的进料水还保证下游系统将不会经历任何会吸收其能力的正电荷颗粒的胶体负载，而该能力应用于去除剩余的带电荷的生物淤积物。

生物淤积物去除。通过生物淤积物去除步骤进行进一步的处理。该步骤去除大多数潜在生物膜前体(former)的养分。这包括例如：腐殖酸、多糖、蛋白质、氨基酸、糖类、细菌、病毒和其它潜在生物膜前体。尽管超滤膜提供如上所述的过滤水性能，但是UF不减少所有类别的TOC。因为在经过生物淤积物去除过滤器之前，预过滤的水经过超滤膜，所以相对于未处理或常规经处理的水，生物淤积物去除过滤器将产生大量具有降低得多的浑浊度和SDI的经处理的水，同时去除大多数的生物膜前体。该生物淤积物过滤器将进一步提供细菌的6的对数减少和病毒的1-2的对数减少。因此，下游水实际上是消毒的(不用使用任何化学品)，并且没有作为细菌养分的生物淤积物。这减少了在膜表面上形成任何生物膜的机会。

在生物淤积物过滤器出口的典型的SDI值为小于1，并且典型地接近0.6-0.8。该方法强调在UF处理的下游进行生物淤积物处理的重要性，这对于在RO降低的通量下消除或最小化生物膜形成是关键的。

对生物淤积物或养分的去除有多种选择。它们在宽范围的TDS下操作，并提供基于整体的至少40-60％，优选至少60-80％，最优选至少80％的TOC降低，但是去除大批量的带负电荷的TOC。合适的生物淤积物或养分的去除可以通过例如离子交换材料、带正电荷的介质或电化学或电极基方法来完成。清洗、消毒或再生改善了生物淤积物介质的性能。这通过化学或电化学方法来完成。这是该方案的任选特征。在本文中应该是在贯穿本公开内容中使用总有机碳或“TOC”作为生物淤积物的度量。

降低的通量。在比常规反渗透系统低的通量下进行系统设计和装置操作。尽管典型的反渗透在10-20GFD下进行，我们的工艺使用在其中通量的降低不降低能量消耗的能量有效点上的通量。在优选实施方案中，使用的通量(或者称作“操作通量”)是在其中相对于先前通量水平下的能量消耗，通量的进一步降低不降低大于5％的能量消耗的水平。

对于SWRO，该通量范围为约6-8GFD(加仑/平方英尺/天)，并且对于BWRO可以为约10-12和6-8GFD，或一些实施方案中对于废水RO为8-10GFD。这基于进料水质量、渗透质量要求和温度范围。通过低通量反渗透(RO)工艺来完成。对于较低总溶解固体(TDS)或者低淤积水，通量可稍微增加。例如，可以比上述的增加5-10％。

尽管对于SWRO可以使用小于6-8的通量，但是典型地低于该通量下，将存在渗透质量的恶化，并且还不提供任何的能量节省。在6-8GFD的该通量水平下，在膜表面的细菌和养分浓度降低，并且这将压差的累积降至最小。此外，在该降低的通量下，操作压力显著降低。例如，操作压力可降低约10-20％。因此，对于SWRO，确定该通量用于提供具有最小生物淤积的低能量服务是最好的。同样地，对于水的其它来源，也确定较低水平的通量。

需强调在降低通量下操作不仅仅是降低能量消耗的通量的优化的实例。不使用UF和生物淤积物去除过滤器，或甚至使用UF和不使用生物淤积物去除过滤器，单独在降低的通量下可能能够开始时获得低能量消耗，但是由于生物淤积问题，不可维持低能量操作，如在下面提供的实施例中所证明。相反，由于包括了超滤和生物淤积物去除过滤器，出乎意料地确定降低的通量在持续基础上导致降低的能量消耗。该低通量工艺是在持续基础上在最低能量消耗下、与组合的超滤和生物淤积物过滤组合而工作。

通过随着进料水温度的变化而提供在操作压差上的最小变化，低通量的使用提供了其它的优势。当按照常规工艺设计通量较高时，在最低和最高压力下的操作压力存在显著变化。这需要复杂的控制以调整或控制压力，但是当实际温度高于设计压力时，这仍导致能量损失。或者，需安装速度控制设备，以用于随着水温的变化而调节泵RPM，这仍导致一些能量损失，但使得系统复杂且昂贵。在低通量设计下的操作避免该复杂化，并降低20％的能量消耗。在一些实施方案中，可以排除一种或多种压力控制和速度控制设备(用于调整泵流量)，虽然在许多情况下由于安全或灵活性的原因，它们仍然可存在，除非通过权利要求特定地排除。

为提供本发明的一个实施方案，我们对35000ppmTDS的水进行了详细分析，以确定我们的新型方法是否可降低能量消耗。例如，对于35000PPM TDS，如果系统在9-10GFD下设计，则对于RO泵和能量回收系统的电力消耗为约2KWH/M3。如果在6GFD下设计相同的系统，该电力消耗降至1.7KWH/M3(图7)，并且进料压力从55kg/cm²降至46kg/cm²(图6)。在该水平下，由于进料水温度在25-40℃的宽范围内，对于不同类别的膜，压力变化仅为0.5-0.7kg/cm²(图8)，并且甚至在最高的可能温度下，提供在可接受限度内的TDS(图9)。基于85-86％的泵效率和大于96％的发动机效率来计算能量消耗。

对于从不同膜制造商可获得的不同膜，该数据或多或少地一致。如果存在的话该差异非常小。从这些研究中明显的是：在这些通量水平下，能量消耗是在最佳水平，从而可以处理宽范围的温度并具有最小的电力变化，并且还提供在可接受范围内的渗透TDS。但最大的益处是：在该通量水平下，将生物膜形成降低至非常小的水平，特别是当使用如上所述的UF和生物淤积物去除设备进行预处理时。这确保能量消耗设计不仅在开始时是最低的，而且由于降低或非常小的生物淤积，在持续的基础上仍将保持低。

在一天的运行期间的时间段内，压差的增加小于0.1kg/cm²，并且通常小于任何检测限度。同样，由于跨膜的驱动压力降低，因为缺少电荷，所以无论发生什么淤积，不牢固地附着于膜表面上。因此，在温和的清洗条件下，可将它容易去除。如果如下所述在预处理中进行某些预防，残余的淤积物不能粘着在膜表面，这表现为压差增加的趋势。

对于地表水或微咸水和基于RO装置的废水回收，包括一些低TDS水，其中反渗透上发生严重淤积，并且能量消耗逐渐增加(creep)，且水产量最终下降，这些概念中的一些是类似的。可看出：在跨RO阶段时，仅生物淤积可使压差增加至大于4-5kg/cm²，从而导致能量损失。即使在我们进行了包括UF系统的预处理时，这可能发生。这可以通过管理通量、校准并调节如上所述的预处理，和通过停止如下所述生物淤积的累积而减轻。然而，这些水的来源可以包括其它的预处理步骤，以适当减轻硬度和二氧化硅结垢。

渗透清洗。为了进一步增强如上所述具有刚好在它开始之前克服任何生物淤积的清洗机制的方法，我们展示独特的清洗方法。该方法是基于在废水和渗透水之间的自然渗透压差。当系统以在进料侧具有连续的调节流量的手动操作模式(其允许废水保持在进料侧)停止时，从渗透侧到进料侧存在稳定的水流量。由于浓度差，渗透物流量持续至进料侧。通过在适当位置的清洗系统由补给废水至进料侧的流量从而维持浓度差。在自动操作模式中，系统不会停止，而是转换为清洗模式，但水产量可能从完整组列(complete train)或部分组列而停止。在渗透清洗完成后，系统转换为水产量模式。在手动模式下，该工艺可需要约10-15分钟，而自动模式下，该工艺可需要最多5分钟。对于每个场地可调整该持续时间。

如果允许该工艺持续数分钟，例如10-15分钟，任何生物膜从膜表面除去(dislodge)。由于装置已经以较低通量进行设计，并且进料水也已经通过UF过滤并穿过生物膜过滤器或设备，任意生物膜压降的累积降低，并且可以容易通过该清洗进行清洗。

应该通过使用装置产生的废水和渗透水，同时在进料侧和渗透侧调节流量和浓度，从而控制该工艺。在这些条件下的渗透物流量完全是在膜中由于淤积的浓度梯度和建立的压降的函数，但通过最小流量的盐水的循环维持进料侧流量，其可克服由于渗透物进入的稀释，并也维持进料侧的动力学条件。因此，通过使用该清洗技术可维持清洁的膜压降条件，并防止进料压力或膜压差的任何增加。随后，通过以较高速度的预处理海水漂洗可将疏松碎片冲洗到废水中。

该清洗方法是基于如下概念：当形成的生物膜一形成就应去除它，或者应该阻止其累积。这可以通过较短的清洗循环来实现，典型地在手动模式下每次10-15分钟，经常进行或者根据相对于开车状况的预先设定的压差增加来进行、或者根据通过在反渗透膜上游的生物膜传感器测量生物膜的形成来进行。通常取决于场地条件和装置设计，运行24小时下的压差累积为0.1kg/cm²每天至0.3kg/cm²每天。该方法典型地不允许压差的任何累积，且膜能在清洁的膜条件下运行。

当在较高压差下在延迟的基础进行时，该清洗方法不是非常有效，或者如果没有完成去除所有生物淤积污染物的预处理时，可能需要频繁地停止。可实际地并成功地使用该清洗方法，仅是因为水的生物淤积能力在如上所述的预处理中实际地被最小化。因此，任何残余的淤积物可引起仅最少的淤积，并且它们的累积速率在该水平下不是显著的。渗透清洗方法是非常有效的，并且实际上可保持膜清洁。

该方法具有另外的优势：它不需要每天使用任何清洗化学品，替代地却使用在SWRO或BWRO装置废物流(reject)中产生的盐水。可以使用任选的化学清洁的选择来处理任何不适(upset)状况，但一般很少使用。可以使用任选地调整盐水的浓度以控制清洗方法的有效性。该方法的又一个优势是在清洗中水消耗是最低的。水消耗量为约0.2-2.0升/m²膜面积。渗透梯度可以为例如40-180。渗透梯度定义为RO废物流和渗透物TDS的比。

在该方法中，至UF上游对于任何净化器或DAF(溶气气浮)等，和至UF对于基于当地条件的化学增强反洗，将氯剂量几乎消除或者最小化。但是可避免频繁地或正常地使用氯。将任何氯的使用限制为离线状况，并且尽可能不允许氯变成体系的一部分。在本发明的一些实施方案中，完全消除使用化学添加用于对RO进料水进行预处理的需要。

如上所述步骤的结合将保证：将维持低电力消耗的设计条件，并且该系统将在持续基础上产生持续的电力效率和水产量。整体方法将用于低能量和低淤积的膜工艺设计与预处理和清洗方法组合，从而将在最初减少淤积和进一步在任何淤积累积之前清洗它而并不使用任何化学品。当然，本领域技术人员将认识到：根据需要可增加另外的处理步骤。

在图1中显示的流程图包括：在它通过入口泵通过入口系统被接收后，对海水进行预处理。取决于海水分析和季节变化，安装净化器或DAF单元以去除悬浮固体。在海水不含高水平的悬浮固体的情况下，可以通过过滤器(strainer)将带到UF膜。可由通过反洗泵的UF渗透水对UF膜进行反洗。反洗的频率可以为10-20分钟。可以不经常地使用氯和苛性钠以提供化学增强反洗。根据装置构造，将反洗出口带到净化器或DAF，或者直接到废水。

在脱氯化之后，将UF渗透物带到生物淤积物去除过滤器。该过滤器进料至高压泵的抽吸装置，其进一步进料至低通量RO膜单元。将RO渗透物带到渗透物槽中，其始终维持在最低水平以提供清洗所需的低TDS水，并且为了有利用途，泵送另外的水。来自RO的废物流通过能量回收装置取出。例如，可使用压力交换器。将能量转移到从生物淤积物去除过滤器出来的水。在能量回收之后，在位于适当位置的干净水槽或“CIP”槽(用于清洗目的)中维持一定液位的水后，将废水排放至废料中。

取决于海水TDS和温度条件，该配置在非常低的能量下产生所需的渗透水。低能量的可持续性是可能的，因为：通过UF和生物淤积物去除过滤器的预处理水平和清洗方法，通过基于频繁地去除任何生物膜或结垢累积，保证了压差不累积。在预处理以及后续使用的化学清洗中，消除或最小化化学品消耗。

尽管在上下文中报道海水回收，该方法还可以用于高回收率的BWRO(微咸水反渗透)，其中存在潜在的生物淤积，和废水的渗透梯度可用于保持膜清洁并降低能量消耗。

得益于本公开内容的本领域技术人员将认识到：本文中描述的方法可以特别适用于零液体排放的反渗透，或者“ZLD”工艺。典型地，ZLD工艺在反渗透装置的下游具有热蒸发器。这些将得益于低的能量消耗和持续的装置操作，而不损失产水产量。这些因素有助于导致在ZLD系统中的可靠操作。

参考如下面列举的多个实施例和对比实施例，可以更好地理解本发明的某些实施方案。

实验-1：

为基准测试基础性能，在具有5-10ppmTOC水平的地表水上反渗透(RO)单元以2.3m³/hr流速运行17个月，在RO单元上游没有任何生物淤积物去除单元。选择该水来源是由于它数年的生物淤积历史。基于最初的装置设计，在进料至RO单元之前，使地表水穿过超滤(UF)单元。维持污淤密度指数(SDI)低于5，大部分时间低于3。监控RO单元的压降，其结果显示在图3中。

在17个月的RO单元操作期间，我们清洗该单元7次，以维持RO单元的压降。观察到RO单元的平均运转周期(service cycle)长度为约700小时，并且它需要化学清洗来维持压降、产品质量和能量消耗。该RO单元在不同运转周期的操作小时数显示在表1中。需要逐渐调整该操作小时数，使得在每次化学清洗后可以恢复到最初的起始压降条件。在该操作期间，即使使用UF预处理，在数天内且有时候在雨季的数小时内，跨RO的压降累积是明显的，并且在非常精心的清洗工艺之后，没有恢复初始的压力。

表1：RO单元操作小时数对运转周期

实验-2

在该实验中，在UF生产线上安装生物淤积物去除单元，并且监测跨生物淤积物去除单元的TOC和浑浊度去除。TOC&浑浊度的结果显示在表2中。在Shimadzo-TOC分析仪上分析水的TOC，和通过HACH-浑浊度分析仪检查浑浊度。在该实验中，生物过滤器是由正电介质材料制造。

表-2

这说明：生物淤积物去除单元从UF单元的产物水中去除约40％-60％的TOC。水的出口浑浊度总是约0.060NTU，其直接有助于将RO单元中的SDI水平维持在低于3，并且有时候为1-2，将RO单元中的生物淤积最小化。

实验-3：

在另一组实验中，操作前面实施例相同的RO单元九个月，包括在RO单元的上游具有在上游的UF单元和生物淤积物去除单元，并且关于更长的运转周期长度可以清楚观察到它的效果。无任何清洗，RO单元可操作约1425小时，这几乎是实验1的之前平均运转周期长度的两倍。在该实验中，在RO单元操作运转六个月后仅清洗一次。具有生物淤积物去除单元的RO单元性能示于图4中。在该操作期间，观察到对于大于3个月时压差的增加非常不显著，但是一旦开始逐渐增加，随后的淤积速率开始加速，并逐渐开始增加。

即使生物淤积物去除单元使RO单元中压降上升&生物淤积最小，但是在六个月的期间内压降仍逐渐增加。对于这的主要原因是精细(fine)生物膜在RO膜表面上的一天天地逐渐沉积。生物淤积的强度非常低，如由更长运转周期长度所示。

在该阶段，在RO单元中正常的化学清洗，并将其压降调回到正常水平(3.8kg/cm²)之后，实施如在一种类别的实施方案中所述的渗透清洗工艺，并且每天通过RO废水在RO单元上进行一次的自然渗透清洗循环持续10-15分钟。清楚地观察到自然渗透清洗的影响，并且如图2所示，对于再操作的500小时，压降维持在3.8kg/cm²没有改变。由于RO单元的压降没有改变，其能量消耗保持相同，且没有观察到增加。在该期间，没有看到压差增加。

在该阶段变得明显的是：使用UF和生物淤积物去除过滤器的适当的进料条件和日常主动的渗透清洗，可维持清洁的膜状况，这意味着没有生物淤积和能量的增加。图2显示了在不同条件下压降增加的对比行为。基于该数据，使用本设计工艺可实现在较低能量下的持续装置操作是明显的。

实验-4：

在该实验中，在RO上游具有UF和生物淤积物过滤器的低通量设计的新鲜RO膜上，实施自然渗透清洗工艺。没有使用实验3的膜，因为它们已经用了两年半。在该试验中，首先使富含TOC的地表水穿过UF单元，随后穿过生物淤积物去除单元，然后进料至RO单元。在RO单元上，每操作8-16小时之后，在约40及以上的渗透梯度下，通过RO废水进行自然渗透清洗持续10-15分钟。如图5中所示，操作RO单元150小时，并且观察到RO单元的压降仍旧没有改变。

这表明：当在上游使用UF和随后的生物淤积物去除单元，并且在定期间隔通过RO单元废水进行自然渗透清洗操作时，RO单元允许RO单元的压降维持不变。使它的增加显著地最小化，并且RO单元的能量消耗维持到其最初的水平。

这进一步表明：如本文所提供的，如果基于低通量RO构建低能量RO装置，并且进一步地如果提供了如上所述的预处理和清洗条件，则可在操作开始时获得低的能量消耗。然后可以贯穿装置寿命维持该水平的能量消耗。

在上面的实施例中，超滤膜和生物淤积物去除过滤器从Qua Group获得。

尽管在本文的上下文中已经讨论了本发明实施方案的某些方面和优势，但是本领域技术人员将意识到：可以在本权利要求书的范围和精神内做出各种修改。

Claims (16)

1.用于从水中去除生物淤积物的方法，包括：

经过超滤膜过滤水，从而从所述水去除包括细菌和病毒的浑浊度；

为了生物淤积物去除而过滤所述水，从而从所述水去除生物淤积物、额外的细菌和额外的病毒，其中经过超滤膜过滤水的步骤在为了生物淤积物去除而过滤所述水的步骤之前。

2.如权利要求1所述的方法，其中在水的膜纯化之前进行生物淤积物的去除，和其中所述生物淤积物的去除减少所述膜纯化中的至少一个膜的淤积。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述超滤膜将进料物流的SDI降至小于3-5SDI。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述超滤膜将进料物流的浑浊度降至小于0.1。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述生物淤积物去除步骤将浑浊度降至小于0.08。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述生物淤积物的去除是使用由下面组成的组的构件进行：离子交换材料、带正电荷的介质、电化学去除和电极-基去除。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述清洗是基于反渗透膜的压差或者运行时间的预设增加来进行。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述方法在UF膜的上游不添加氯，并且其中所述方法可包括在反洗期间添加氯以避免氯进入到待脱盐的进料水中。

9.用于从水中去除杂质的方法，包括：

经过超滤膜过滤水，从而从所述进料物流去除包括细菌和病毒的浑浊度；

处理所述水以从所述水去除生物淤积物、额外的细菌和额外的病毒，其中经过超滤膜过滤水的步骤在处理所述水以从所述水去除生物淤积物、额外的细菌和额外的病毒的步骤之前进行；和

通过反渗透处理所述水，其中所述反渗透是在操作通量下进行，其中所述操作通量导致能量消耗；并且其中在低于所述操作通量的通量下进行反渗透不降低大于10％的能量消耗；和

清洗至少一个用于通过反渗透处理所述水的反渗透膜，所述清洗包括对于具有进料侧和渗透侧的反渗透膜：

通过添加反渗透浓缩物至所述反渗透膜的进料侧来维持浓度差，从而允许所述反渗透浓缩物保持在进料侧，并由于浓度差而引起来自渗透侧的渗透水至进料侧的流动。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述生物淤积物的去除是使用由下面组成的组的构件进行：离子交换材料、带正电荷的介质、电化学去除和电极-基去除。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述清洗是基于反渗透膜的压差或者运行时间的预设增加来进行。

12.如权利要求9所述的方法，其中所述方法在UF膜的上游不添加氯，并且其中所述方法可包括在反洗期间添加氯以避免氯进入到待脱盐的进料水中。

13.用于原位清洗用于处理水的反渗透膜的方法，包括对于具有进料侧和渗透侧的反渗透膜：

通过添加反渗透浓缩物至所述反渗透膜的进料侧来维持浓度差；

允许所述反渗透浓缩物保持在进料侧，和

由于浓度差而引起来自渗透侧的渗透水至进料侧的流动，从而清洗所述反渗透膜。

14.用于再生生物淤积物过滤器的方法，包括用选自由化学清洗和电化学清洗组成的组的清洗方法处理所述生物淤积物过滤器。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述清洗方法是化学清洗。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述清洗方法是电化学清洗。