EA023086B1 - Система и способ осмотического разделения - Google Patents

Система и способ осмотического разделения Download PDF

Info

Publication number
EA023086B1
EA023086B1 EA201290251A EA201290251A EA023086B1 EA 023086 B1 EA023086 B1 EA 023086B1 EA 201290251 A EA201290251 A EA 201290251A EA 201290251 A EA201290251 A EA 201290251A EA 023086 B1 EA023086 B1 EA 023086B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
solution
hypertonic
membrane
hypertonic solution
semipermeable membrane
Prior art date
Application number
EA201290251A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201290251A1 (ru
Inventor
Роберт Л. Макджиннис
Джозеф Э. Зьюбэк
Original Assignee
Оасис Уотер, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Оасис Уотер, Инк. filed Critical Оасис Уотер, Инк.
Publication of EA201290251A1 publication Critical patent/EA201290251A1/ru
Publication of EA023086B1 publication Critical patent/EA023086B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002—Forward osmosis or direct osmosis
    • B01D61/005—Osmotic agents; Draw solutions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002—Forward osmosis or direct osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • B01D63/0822—Plate-and-frame devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/20—Treatment of water, waste water, or sewage by degassing, i.e. liberation of dissolved gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/445—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by forward osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/14—Pressure control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25—Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2626—Absorption or adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2642—Aggregation, sedimentation, flocculation, precipitation or coagulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2653—Degassing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2669—Distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
    • B01D2315/06—Submerged-type; Immersion type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/18—Use of gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/442—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/74—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40—Liquid flow rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/20—Prevention of biofouling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/02—Softening water by precipitation of the hardness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)

Abstract

Описаны способы разделения с использованием усовершенствованного осмоса, обычно включающие экстракцию растворителя из первого раствора, чтобы концентрировать растворенное вещество, используя второй концентрированный раствор для втягивания растворителя из первого раствора через полупроницаемую мембрану. Повышенная эффективность может быть обусловлена использованием низкопотенциального отходящего тепла из промышленных или торговых источников.

Description

Один или более аспектов относятся, в общем, к осмотическому разделению. Более конкретно, один или более аспектов включают использование усовершенствованных осмотических процессов, таких как прямой осмос (РО), для отделения растворенных веществ от растворов.
Уровень техники
Прямой осмос используют для опреснения. В общем, прямой осмотический способ опреснения включает контейнер, содержащий две камеры, разделенные полупроницаемой мембраной. Одна камера содержит морскую воду. Другая камера содержит концентрированный раствор, что создает градиент концентрации между морской водой и концентрированным раствором. Этот градиент втягивает воду из морской воды через мембрану, которая селективно допускает прохождение воды, но не солей, в концентрированный раствор. Постепенно вода, поступающая в концентрированный раствор, разбавляет этот раствор. Растворенные вещества затем удаляют из разбавленного раствора, получая питьевую воду.
Сущность изобретения
Аспекты относятся, в общем, к усовершенствованным осмотическим системам и способам, включая прямое осмотическое разделение (РО), прямое осмотическое концентрирование (ЭОС), прямой осмос под действием давления и ограниченный давлением осмос (РРО).
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления система для осмотической экстракции растворителя из первого раствора может включать первую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником первого раствора, вторую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником концентрированного гипертонического раствора, включающего аммиак и диоксид углерода в требуемом молярном соотношении, составляющем по меньшей мере 1:1, систему полупроницаемой мембраны, которая отделяет первую камеру от второй камеры, систему разделения в гидравлическом соединении после второй камеры, включающую дистилляционную колонну, где система разделения предназначена для приема разбавленного гипертонического раствора из второй камеры и для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя, систему рециркуляции, включающую абсорбер, предназначенный для упрощения повторного введения гипертонических растворенных веществ во вторую камеру, чтобы поддерживать требуемое молярное соотношение, и источник низкопотенциального тепла в термическом соединении с системой разделения.
В некоторых вариантах осуществления система может дополнительно включать систему хранения гипертонического раствора в гидравлическом соединении с источником концентрированного гипертонического раствора. Система хранения гипертонического раствора может включать по меньшей мере одну емкость. Система хранения гипертонического раствора может содержаться в контейнере, который дополнительно включает по меньшей мере одну емкость для хранения первого раствора и емкость для хранения разбавленного гипертонического раствора. По меньшей мере в одном варианте осуществления дистилляционная колонна может находиться ниже уровня грунта. Система полупроницаемой мембраны может включать мембранный модуль, погруженный в резервуар. Резервуар может включать зону первой концентрации и зону второй концентрации. Мембранный модуль может включать множество плоских листовых мембран. В некоторых вариантах осуществления система может дополнительно включать систему газовой очистки. Система может дополнительно включать систему предварительной обработки в гидравлическом соединении с первым раствором, выбранную из группы, которую составляют технологические блоки ионного обмена, химического умягчения, нанофильтрации, удаления накипи и осаждения. По меньшей мере в одном варианте осуществления система может дополнительно включать солевой кристаллизатор в соединении с системой разделения. Система может дополнительно включать по меньшей мере один из приборов: измеритель рН, ионный зонд, инфракрасный спектрометр Фурье (Роштег) и зонд расходомера.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления способ прямого осмотического разделения может включать введение первого раствора на первую сторону полупроницаемой мембраны, введение концентрированного гипертонического раствора, включающего аммиак и диоксид углерода при молярном соотношении, составляющем по меньшей мере 1:1, на вторую сторону полупроницаемой мембраны для поддержания предпочтительного осмотического градиента концентрации на полупроницаемой мембране, обеспечение потока по меньшей мере части первого раствора через полупроницаемую мембрану для образования второго раствора на первой стороне полупроницаемой мембраны и разбавления гипертонического раствора на второй стороне полупроницаемой мембраны, введение по меньшей мере части разбавленного гипертонического раствора в операцию разделения для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя, повторное введение гипертонических растворенных веществ на вторую сторону полупроницаемой мембраны, чтобы поддерживать требуемое молярное соотношение аммиака и диоксида углерода в концентрированном гипертоническом растворе, сбор потока растворителя и контроль биологического загрязнения полупроницаемой мембраны.
В некоторых вариантах осуществления контроль биологического загрязнения включает дегазацию первого раствора. Контроль биологического загрязнения можно также включают регулирование осмотического давления в окружении полупроницаемой мембраны. По меньшей мере в одном варианте осуществления контроль биологического загрязнения включает по меньшей мере один из вариантов: сульфит- 1 023086 ное восстановление, биологическая обработка, осмотический шок, аэрация, поток обработанной воды и добавление бисульфита.
Другие аспекты, варианты осуществления и преимущества данных примерных аспектов и варианты осуществления обсуждаются ниже более подробно. Кроме того, следует понимать, что и приведенная выше информация, и следующее подробное описание представляют собой просто иллюстративные примеры разнообразных аспектов и вариантов осуществления и предназначены для создания обзора или рамки, чтобы понимать природу и характер заявленных в формуле изобретения его аспектов и вариантов осуществления. Сопровождающие чертежи представлены, чтобы обеспечить иллюстрирование и дальнейшее понимание разнообразных аспектов и вариантов осуществления, и включены в настоящее описание, составляя его часть. Данные чертежи вместе со следующей частью описания служат для разъяснения принципов и операций описанных и заявленных в формуле изобретения его аспектов и вариантов осуществления. Кроме того, следует понимать, что отличительные особенности разнообразных вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, не являются взаимоисключающими и могут существовать в разнообразных сочетаниях и перестановках.
Краткое описание чертежей
Разнообразные аспекты по меньшей мере одного варианта осуществления осуждаются ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи. На данных чертежах, которые не предназначены для соблюдения масштаба, каждый идентичный или почти идентичный компонент, который проиллюстрирован на различных чертежах, представлен аналогичным численным обозначением. В целях ясности не каждый компонент может быть обозначен на каждом чертеже. Данные чертежи представлены в целях иллюстрации и разъяснения и не предназначены для установления ограничений настоящего изобретения. На данных чертежах фиг. 1 представляет принципиальную схему системы хранения раствора в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
фиг. 2 представляет принципиальную схему модулей прямого осмоса в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
фиг. 3 представляет схему технологического процесса резервуаров для прямого осмоса в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
фиг. 4а-4й представляют принципиальные схемы рамок мембраны в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
фиг. 5 представляет принципиальную схему множества модулей в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
фиг. 6 и 7 представляют принципиальные схемы гидравлических профилей в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
фиг. 8 представляет принципиальную схему компоновки системы в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
фиг. 9 представляет принципиальную схему компоновки кристаллизатора в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
фиг. 10 представляет принципиальную схему компоновки силикатной фильтрации в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
фиг. 11 представляет принципиальную схему мобильного усовершенствованного осмотического процесса в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления; и фиг. 12 и 13 представляют принципиальные схемы ограниченных давлением осмотических контакторов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления.
Подробное описание
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления осмотический способ для экстрагирования воды из водного раствора может обычно включать помещение водного раствора на первую поверхность прямой осмотической мембраны. Второй раствор, или гипертонический раствор, с повышенной концентрацией по сравнению с концентрацией водного раствора можно помещать на вторую противоположную поверхность прямой осмотической мембраны. Вода может затем втягиваться из водного раствора через прямую осмотическую мембрану во второй раствор, образуя обогащенный водой раствор посредством прямого осмоса, что использует свойства переноса текучей среды, включая движение из менее концентрированного раствора в более концентрированный раствор. Обогащенный водой раствор, также называемый как разбавленный гипертонический раствор, можно собирать у первого выпуска и направлять на следующий процесс разделения для производства очищенной воды. Поток второго продукта, т.е. обедненный или концентрированный водный технологический раствор, можно собирать у второго выпуск для сброса или дальнейшей обработки.
Гидравлическое давление может обычно способствовать переносу первого и второго растворов через мембранный модуль вдоль продольной оси их соответствующих протоков, в то время как осмотическое давление может обычно способствовать переносу воды через прямую осмотическую мембрану в модуле из гипотонического раствора в гипертонический раствор. В качестве альтернативы, гидравлическое давление может быть приложено к гипотоническому раствору, чтобы способствовать потоку воды
- 2 023086 из гипотонического раствора в гипертонический раствор, или гидравлическое давление может быть приложено к гипертоническому раствору, чтобы обеспечивать производство энергии при увеличении объема гипертонического раствора вследствие потока воды через мембрану из гипотонического раствора под действием разности осмотического давления между двумя растворами (ограниченный давлением осмос, ΡΚΌ). Обычно протоки внутри модуля предназначены для сведения к минимуму гидравлического давления, которое необходимо, чтобы вызвать поток через эти протоки (поперечный поток), но это часто противоречит желанию создать в протоках турбулентность, которая выгодна для эффективного образования разности осмотического давления между двумя растворами, что обычно увеличивает сопротивление потоку. Повышенная разность осмотического давления может обычно увеличивать поток через мембрану, но может также стремиться к увеличению количества тепла, требуемого для отделения гипертонических растворенных веществ от разбавленного гипертонического раствора в целях производства в качестве продуктов разбавленной воды и реконцентрированного гипертонического раствора.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления прямой осмотический мембранный модуль может включать одну или более прямых осмотических мембран. Прямые осмотические мембраны могут обычно быть полупроницаемыми, например, допуская прохождение растворителя, такого как вода, но не пропуская растворенные в нем вещества, такие как хлорид натрия, карбонат аммония, бикарбонат аммония, карбамат аммония, другие соли, сахара, лекарственные средства или другие соединения. Многие типы полупроницаемых мембран являются подходящими для этой цели при том условии, что они способы допускать прохождение воды (т.е. растворителя), блокируя при этом прохождение растворенных веществ и не реагируя с растворенными веществами в растворе. Мембрана может иметь разнообразные конфигурации, включая тонкие пленки, полые волокнистые мембраны, спирально свернутые мембраны, моноволокна и дисковые трубки. Существуют многочисленные хорошо известные, имеющиеся в продаже полупроницаемые мембраны, которые отличаются наличием пор, достаточно малых, чтобы допускать прохождение воды, но задерживать молекулы растворенных веществ, таких как хлорид натрия, и ионные частицы данных молекул, такие как хлорид. Такие полупроницаемые мембраны можно изготавливать из органических или неорганических материалов. В некоторых вариантах осуществления можно использовать мембраны, изготовленные из таких материалов, как ацетат целлюлозы, нитрат целлюлозы, полисульфон, поливинилиденфторид, полиамид и сополимеры акрилонитрила. Другие мембраны могут представлять собой минеральные мембраны или керамические мембраны, изготовленные из таких материалов, как ΖγΟ2 и ΤίΟ2.
Предпочтительно материал, выбранный для использования в качестве полупроницаемой мембраны, обычно должен иметь способность выдерживать разнообразные технологические условия, которым может подвергаться мембрана. Например, может оказаться предпочтительным, чтобы мембрана имела способность выдерживать повышенные температуры, такие как те, которые используются в стерилизации или других высокотемпературных процессах. В некоторых вариантах осуществления прямой осмотический мембранный модуль может работать при температуре в интервале от приблизительно 0°С до приблизительно 100°С. В некоторых неограничительных вариантах осуществления технологические температуры могут составлять от приблизительно 40°С до приблизительно 50°С. Аналогичным образом, может оказаться предпочтительным, чтобы мембрана имела способность сохранять целостность при различных значениях рН. Например, один или более растворов в окружении мембраны, таких как гипертонический раствор, могут быть более или менее кислыми или основными. В некоторых неограничительных вариантах осуществления прямой осмотический мембранный модуль может работать при уровне рН от приблизительно 2 до приблизительно 11. В определенных неограничительных вариантах осуществления уровень рН может составлять от приблизительно 7 до приблизительно 10. Используемые мембраны не обязательно должны быть изготовлены из одного из данных материалов и могут представлять собой композиты из разнообразных материалов. По меньшей мере в одном варианте осуществления мембрана может представлять собой асимметричную мембрану, такую как мембрана с активным слоем на первой поверхности и несущим слоем на второй поверхности. В некоторых вариантах осуществления активный слой может обычно представлять собой заградительный слой. Например, заградительный слой может блокировать прохождение солей в некоторых неограничительных вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления несущий слой, такой как слой подложки, может обычно быть неактивным.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления по меньшей мере одна прямая осмотическая мембрана может находиться внутри корпуса или кожуха. Корпус может обычно быть такого размера и формы, чтобы внутри него можно было поместить мембраны. Например, корпус может быть, главным образом, цилиндрическим, если в нем расположены спирально свернутые прямые осмотические мембраны. Корпус модуля может содержать впуски, чтобы вводить гипотонические и гипертонические растворы в модуль, а также выпуски для выведения потоков продуктов из модуля. В некоторых вариантах осуществления корпус может включать по меньшей мере один резервуар или камеру для содержания или хранения текучей среды, вводимой в модуль или выводимой из него. По меньшей мере в одном варианте осуществления корпус может быть изолированным.
Способ разделения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления может включать помещение первого раствора на первую поверхность полупроницаемой мембраны. Второй рас- 3 023086 твор, который имеет концентрацию, превышающую концентрацию первого раствора, можно помещать на вторую противоположную поверхность данной мембраны. В некоторых вариантах осуществления концентрацию второго раствора можно увеличивать, используя первый реагент, чтобы регулировать равновесие растворенных веществ во втором растворе и увеличивать количество растворимых частиц растворенного вещества во втором растворе. Градиент концентрации между первым и вторым растворами затем втягивает растворитель из первого раствора через полупроницаемую мембрану во второй раствор, образуя обогащенный растворителем раствор. В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления часть растворенных веществ можно извлекать из обогащенного растворителем второго раствора и рециркулировать в гипертонический раствор. В процессе извлечения может образовываться поток растворителя в качестве продукта. Градиент концентрации также создает обедненный раствор на первой стороне полупроницаемой мембраны, который можно сбрасывать или подвергать дальнейшей обработке. Обедненный раствор может включать одно или более целевых веществ, концентрирование или извлечение которых является предпочтительным.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления описано устройство для экстракции растворителя из первого раствора с использованием осмоса. В одном неограничительном варианте осуществления устройства это устройство содержит первую камеру с впуском и выпуском. Впуск первой камеры может быть соединен с источником первого раствора. Полупроницаемая мембрана отделяет первую камеру от второй камеры. Вторая камера содержит впуск и первый и второй выпуски. В некоторых вариантах осуществления третья камера может принимать обогащенный растворителем второй раствор из первого выпуска второй камеры и реагент из второго выпуска второй камеры. Третья камера может включать выпуск, который соединен с устройством для разделения, таким как фильтр для фильтрации обогащенного растворителем второго раствора. Фильтр может содержать первый и второй выпуск, причем первый выпуск соединен с впуском второй камеры для рециркуляции осажденного растворенного вещества во вторую камеру. В некоторых вариантах осуществления четвертая камера может принимать обогащенный растворителем второй раствор из второго выпуска устройства для разделения. Четвертая камера может содержать нагреватель для нагревания обогащенного растворителем второго раствора. Первый выпуск в четвертой камере может возвращать составляющие газы во впуск второй камеры. Как обсуждается в настоящем документе, разнообразные вещества, такие как газы из четвертой камеры и/или осажденное растворенное вещество из третьей камеры, могут рециркулировать в пределах системы. Такие вещества можно вводить, например, во вторую камеру, в тот же впуск или в другие впуски. Второй выпуск в четвертой камере может обеспечивать выход из устройства конечного продукта, например растворителя. Конфигурации протоков могут обеспечивать изменение объемов потоков или скоростей потоков в гипотонический раствор и гипертонический раствор, когда поток возникает через мембрану из одного раствора в другой. Протоки для гипотонического и гипертонического растворов в мембранных системах следует обычно предусматривать приблизительно равными для коротких расстояний и низких или средних скоростей потоков или сужающимися, в которых впуск сужается и выпуск расширяется для более длинных расстояний и/или более высоких скоростей потоков.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления прямой осмотический мембранный модуль обычно может быть сконструирован и установлен таким образом, чтобы приводить первый раствор и второй раствор в контакт с первой и второй сторонами полупроницаемой мембраны соответственно. Хотя первый и второй растворы могут оставаться неподвижными, предпочтительно, чтобы и первый, и второй растворы вводились поперечным потоком, т.е. протекали параллельно поверхности полупроницаемой мембраны. Это может обычно увеличивать площадь контакта поверхности мембраны вдоль одного или более путей прохождения текучей среды, в результате чего увеличивается эффективность прямого осмоса. В некоторых вариантах осуществления первый и второй растворы могут протекать в одном направлении. В других вариантах осуществления первый и второй растворы могут протекать в противоположных направлениях. По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления аналогичная динамика текучих сред может существовать на обеих сторонах поверхности мембраны. Это может быть достигнуто путем стратегического интегрирования одной или более прямых осмотических мембран в модуле или корпусе.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления гипертонические растворенные вещества можно извлекать для повторного использования. Система разделения может отделять растворенные вещества от разбавленного гипертонического раствора, образуя в качестве продукта воду, практически не содержащую растворенных веществ. Система разделения может включать дистилляционную колонну. Гипертонические растворенные вещества можно затем возвращать, например, посредством системы рециркуляции обратно в концентрированный гипертонический раствор. Газообразные растворенные вещества можно конденсировать или абсорбировать, получая концентрированный гипертонический раствор. В абсорбере можно использовать разбавленный гипертонический раствор в качестве абсорбента. В других вариантах осуществления полученную воду можно использовать в качестве абсорбента для абсорбции всех или части потоков газа из системы рециркуляции растворенного вещества.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления первый раствор может представлять собой любой водный раствор или растворитель, содержащий одно или более растворенных ве- 4 023086 ществ, для которого оказываются предпочтительными разделение, очистка или другая обработка. В некоторых вариантах осуществления первый раствор может представлять собой непитьевую воду, такую как морская вода, соленая вода, слабоминерализованная вода, сточная вода и какая-либо промышленная вода. Технологический поток, подлежащий обработке, может включать соли и другие ионные частицы, такие как хлорид, сульфат, бромид, силикат, йодид, фосфат, натрий, магний, кальций, калий, нитрат, мышьяк, литий, бор, стронций, молибден, марганец, алюминий, кадмий, хром, кобальт, медь, железо, свинец, никель, селен, серебро и цинк. В некоторых примерах первый раствор может представлять собой рассол, такой как соленая вода или морская вода, сточная вода или другая загрязненная вода. Первый раствор может поступать в систему обработки с прямой осмотической мембраной из предшествующих технологических блоков, таких как промышленное предприятие, или из любого другого источника, такого как океан. Второй раствор может представлять собой гипертонический раствор, содержащий более высокую концентрацию растворенного вещества по сравнению с первым раствором. Можно использовать широкое разнообразие гипертонических растворов. Например, гипертонический раствор может включать термолитический солевой раствор. В некоторых вариантах осуществления можно использовать гипертонический раствор аммиака и диоксида углерода, такой как растворы, описанные в публикации патентной заявки США № 2005/0145568 (ΜοΟίηηίδ), и это описание во всей своей полноте включено в настоящий документ посредством ссылки во всех целях. В одном варианте осуществления второй раствор может представлять собой концентрированный раствор аммиака и диоксида углерода. По меньшей мере в одном варианте осуществления гипертонический раствор может включать аммиак и диоксид углерода в молярном соотношении, составляющим более чем 1:1.
Предпочтительные растворенные вещества для второго (гипертонического) раствора могут представлять собой газообразный аммиак, диоксид углерода и продукты их взаимодействия, включая карбонат аммония, бикарбонат аммония и карбамат аммония. Аммиак и диоксид углерода, когда их растворяют в воде при соотношении, составляющем приблизительно 1, образуют раствор, включающий, главным образом, бикарбонат аммония и в меньшей степени родственные продукты, такие как карбонат аммония и карбамат аммония. Равновесие в этом растворе смещено в сторону менее растворимых растворенных веществ (бикарбонат аммония) от растворимых растворенных веществ (карбамат аммония и в меньшей степени карбонат аммония). Буферирование раствора, включающего, главным образом, бикарбонат аммония, избытком аммиака, таким образом, что соотношение аммиака и диоксида углерода увеличивается приблизительно до 1,75-2,0, сдвигает равновесие в растворе к более растворимому растворенному веществу (карбамат аммония). Газообразный аммиак является более растворимым в воде и предпочтительно поглощается раствором. Поскольку карбамат аммония легче поглощается растворителем второго раствора, его концентрация может увеличиваться до такого состояния, в котором растворитель больше не способен поглощать растворенное вещество, т.е. до насыщения. В некоторых неограничительных вариантах осуществления концентрация растворенных веществ в данном втором растворе, достигаемая такой процедурой, составляет более чем 2-моляльной, более чем 6-моляльной или от приблизительно 6-моляльной до приблизительно 12-моляльной.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления соотношение аммиака и диоксида углерода должно обеспечивать практически полную абсорбцию газов гипертонического раствора газы в абсорбирующей текучей среде, т.е. части разбавленного гипертонического раствора, как описано выше, на основании наиболее высокой концентрации гипертонического раствора в системе. Концентрация, объем и скорость потока гипертонического раствора должны обычно соответствовать концентрации, объему и скорости потока гипотонического раствора, таким образом, чтобы поддерживать предпочтительную разность осмотического давления между двумя растворами во всей мембранной системе и интервал извлечения питательной воды. Это можно вычислить в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, принимая во внимание явление внутренней и внешней концентрационной поляризации в мембране и на ее поверхности. В одном неограничительном варианте осуществления опреснения можно использовать скорость входящего потока концентрированного гипертонического раствора, которая составляет приблизительно 33% скорости потока соленой питательной воды, как правило, приблизительно в интервале от 25 до 75% для системы опреснения морской воды. Для меньшей солености питательной воды может потребоваться скорость входящего потока гипертонического раствора, составляющая приблизительно от 5 до 25% скорости потока питательной воды. Скорость выходящего разбавленного гипертонического раствора может, как правило, составлять приблизительно от 50 до 100% скорости потока входящей питательной воды и приблизительно от трехкратного до четырехкратного объема сброса рассола.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления соотношение аммиака и диоксида углерода обычно должно соответствовать концентрациям гипертонического раствора и температурам, используемым в процессе удаления и извлечения гипертонического растворенного вещества. Если соотношения не являются достаточно высокими, будет невозможной полная абсорбция гипертонических растворенных газов с образованием солей для повторного использования в концентрированном растворе, и если соотношение является чрезмерно высоким, в гипертоническом растворе возникнет избыток аммиака, который не будет надлежащим образом конденсироваться в таком предпочтительном темпера- 5 023086 турном интервале, который необходим для использование отходящего тепла для осуществления процесса. Например, в некоторых вариантах осуществления дистилляционная колонна может отделять газы при температуре около 50°С, и абсорбционная колонна может работать при температуре около 20°С. Кроме того, соотношение аммиака и диоксида углерода следует определять так, чтобы предотвращать прохождение аммиака в гипотонический раствор через мембрану. Если данное соотношение является чрезмерно высоким, это может привести к присутствию неионизированного аммиака в более высоких концентрациях в гипертоническом растворе (обычно присутствуют, главным образом, ионы аммония), чем это необходимо или предпочтительно. Другие параметры, такие как тип питательной воды, предпочтительное осмотическое давление, предпочтительная скорость потока, тип мембраны и концентрация гипертонического раствора могут повлиять на требуемое молярное соотношение гипертонического раствора. Соотношение аммиака и диоксида углерода можно отслеживать и регулировать в процессе осмотического разделения. По меньшей мере в одном варианте осуществления гипертонический раствор может включать аммиак и диоксид углерода в молярном соотношении, составляющем более чем 1:1. В некоторых неограничительных вариантах осуществления соотношение для гипертонического раствора при температуре около 50°С, где молярность гипертонического раствора определена как молярность диоксида углерода в данном растворе, может составлять, по меньшей мере, приблизительно 1,1:1 для не более чем 1молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,2:1 для не более чем 1,5-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,3:1 для не более чем 3-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,4:1 для не более чем 4-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,5:1 для не более чем 4,5-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,6:1 для не более чем 5-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,7:1 для не более чем 5,5-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,8:1 для не более чем 7-молярного гипертонического раствора, приблизительно 2,0:1 для не более чем 8-молярного гипертонического раствора и приблизительно 2,2:1 для не более чем 10-молярного гипертонического раствора. Эксперименты показывают, что это приблизительно минимальные соотношения, требуемые для устойчивой растворимости в растворах с данными концентрациями при данной приблизительной температуре. При пониженных температурах более высокие соотношения аммиака и диоксида углерода требуются для одинаковых концентраций. При повышенных температурах могут потребоваться меньшие соотношения, но некоторое сжатие раствора может также потребоваться, чтобы предотвратить разложение растворенных веществ на газы. Соотношения, превышающие 1:1, даже при суммарных концентрациях, составляющих менее чем 2-молярные, значительно увеличивают устойчивость растворов и препятствуют выделению газообразного диоксида углерода и, в общем, термическому разложению гипертонических растворов в ответ на достаточно умеренные степени нагревания и/или уменьшение давления.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления способ прямого осмотического разделения может включать введение первого раствора на первую сторону полупроницаемой мембраны, определение по меньшей мере одной характеристики первого раствора, выбор молярного соотношения для концентрированного гипертонического раствора, включающего аммиак и диоксид углерода, на основании по меньшей мере одной определенной характеристики, введение концентрированного гипертонического раствора, включающего аммиак и диоксид углерода при выбранном молярном соотношении, на вторую сторону полупроницаемой мембраны для поддержания предпочтительного осмотического градиента концентрации на полупроницаемой мембране, обеспечение потока по меньшей мере части первого раствора через полупроницаемую мембрану для образования второго раствора на первой стороне полупроницаемой мембраны и разбавления гипертонического раствора на второй стороне полупроницаемой мембраны, введение по меньшей мере части разбавленного гипертонического раствора в операцию разделения для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя, повторное введение гипертонических растворенных веществ на вторую сторону полупроницаемой мембраны, чтобы поддерживать выбранные концентрации и молярное соотношение аммиака и диоксида углерода в концентрированном гипертоническом растворе, и сбор потока растворителя.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления устройство для осмотической экстракции растворителя из первого раствора может включать первую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником первого раствора, вторую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником концентрированного гипертонического раствора, включающего аммиак и диоксид углерода в молярном соотношении, составляющем по меньшей мере 1:1, полупроницаемую мембрану, которая отделяет первую камеру от второй камеры, систему разделения в гидравлическом соединении после второй камеры, включающую дистилляционную колонну, где система разделения предназначена для приема разбавленного гипертонического раствора из второй камеры и для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя, и систему рециркуляции, включающую абсорбер и предназначенную для упрощения повторного введения гипертонических растворенных веществ во вторую камеру, чтобы поддерживать молярное соотношение аммиака и диоксида углерода в концентрированном гипертоническом растворе.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления системы и способы могут быть предназначены для уменьшения воздействия на окружающую среду. В некоторых вариантах осу- 6 023086 ществления разнообразные растворы, такие как концентрированные и разбавленные многократно используемые растворы, можно в стратегических целях хранить в емкостях. По меньшей мере в одном неограничительном варианте осуществления емкости можно изготавливать из неопрена или аналогичного материала. В некоторых неограничительных вариантах осуществления можно использовать три емкости внутри одного резервуара для хранения питательной воды, полученной воды, концентрата и разбавленного раствора соли. Суммарный объем внутри резервуара может оставаться одинаковым, независимо от того, являются ли вода и концентрат раздельными или смешанными. Можно использовать по одной емкости для каждой текучей среды или две емкости по одной для двух текучих сред, где третья текучая среда хранится снаружи между двумя емкостями и стенкой резервуара. Емкости можно хранить в вертикальном или горизонтальном положении. Фиг. 1 иллюстрирует разнообразные конфигурации из двух и трех емкостей.
В других вариантах осуществления, связанных с уменьшенным воздействием на окружающую среду, можно использовать единственный контейнер, такой как выложенный бетоном резервуар, наполненный насадками, используемые в дистилляционной башне. Стальные крышки могут обеспечивать образование вакуума. Бетон можно покрывать полимер, или можно использовать резервуар, выложенный полимером без бетона. Можно также использовать подземные резервуары. Можно использовать вспомогательное оборудование. Структуры низкой стоимости могут способствовать теплообмену. В разнообразных вариантах осуществления можно использовать общую или совместную стенную конструкцию, чтобы встраивать стрипперы и абсорберы в одну и ту же структуру в целях сведения до минимума воздействие на окружающую среду, а также стоимости, и это обычно улучшает эстетичность.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления опреснение методом прямого осмоса можно осуществлять, используя системы и способы, включающие погруженную конструкцию атмосферной мембраны. Прямое осмотическое мембранное устройство можно осуществлять в полой волоконной конфигурации с гипертоническим раствором внутри полостей волокон и скоростью течения, достаточной для сведения к минимуму концентрационной поляризации на стороне гипертонического раствора. Чтобы сократить до минимума концентрационную поляризацию на стороне гипертонического раствора, внешнюю поверхность волокон можно очищать непрерывно или периодически воздухом, который распределен в области основы пучка модуля. Волокна могут быть ориентированы в вертикальном направлении параллельно потоку воздуха, чтобы сократить до минимума напряжение волокон. В другом варианте осуществления можно также использовать конфигурации спирально свернутых мембран в погруженных или затопленных конфигурациях контейнера. На эти мембранные модули можно воздействовать текучей средой, скорость которой достаточна для создания сил сдвига на поверхности мембраны, что полезно для ослабления явления концентрационной поляризации и сохранения в чистоте поверхностей мембраны. Их можно также подвергать непрерывной или периодической очистке воздушными пузырьками, чтобы уменьшать концентрационную поляризацию и содержать поверхности мембраны в чистоте. Данные способы могут обеспечить обработку воды с высокими уровнями загрязнения и/или отложения осадка.
В операции, которая схематически представлена на фиг. 2, концентрированный гипертонический раствор может поступать в распределительную камеру на одном конце модуля и протекать по длине пучка волокон в сборную камеру на другом конце модуля. Гипертонический раствор, выходящий из модуля, может после этого проходить в распределение соседнего модуля. Такое устройство может позволять гипертоническому раствору проходить в противоположном горизонтальном направлении относительно питательной воды, которая подлежит опреснению. Можно преимущественно получать относительно постоянную осмотическую движущую силу через мембрану. Конструкция мембранной системы может включать ступенчатые модульные контакторы, в результате чего скорости на поверхности мембраны сохраняются относительно постоянными по всему резервуару контактора на сторонах как гипотонического, так и гипертонического раствора.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления фиг. 3 схематично представляет конфигурацию резервуара, в котором сырая питательная вода поступает вдоль периферии. Поток входит в резервуар и выходит из него через перфорированные пластины, чтобы обеспечить однородные скорости вертикального потока. Свежий гипертонический раствор поступает в верхнюю часть модулей, ближайших к выходу рассола, стекает вниз через модули второй ступени и вверх через модули первой ступени. Относительное число ступеней и модулей на ступень можно регулировать, чтобы соответствовать определенным необходимым условиям для состояния питательной воды и гипертонического раствора.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления системы и способы могут включать плоскую листовую конструкцию прямого осмотического мембранного модуля. Плоская листовая мембранная оболочка может способствовать потоку гипертонического раствора внутри мембранной оболочки. Лист мембраны можно вклеивать между двумя пластмассовыми рамками, которые обеспечивают опору структуры, как проиллюстрировано на фиг. 4А. Две рамки мембраны можно сочетать в одной мембранной оболочке, как проиллюстрировано на фиг. 4В. Рамки можно сконструировать таким образом, чтобы образовать ряд отверстий на противоположных краях рамки, способствуя равномерному
- 7 023086 распределению и сбору гипертонического раствора внутри оболочки, как проиллюстрировано на фиг. 4С.
По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления объем гипертонического раствора может существенно увеличиваться по мере его прохождения через оболочку в результате переноса воды через мембрану. При такой конфигурации потока скорость движения гипертонического раствора через модуль может увеличиваться по мере увеличения объема, что может приводить к увеличению перепада давления и энергии нагнетания. В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления может быть полезным поддержание относительно постоянной скорости гипертонического раствора по мере увеличения объема от впуска до выпуска из оболочки.
В качестве альтернативы, как проиллюстрировано на фиг. 4Ό, модуль может быть асимметричным в отношении своего внутреннего объема, например более толстым внизу для повышенного объема потока. В качестве альтернативы, модуль может быть гибким до некоторой степени.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления мембранные оболочки могут иметь конфигурацию модуля, состоящего из множества оболочек. Конечные расстояния между оболочками и размеры модуля можно определять во время разработки изделия. Например, в одном неограничительном варианте осуществления можно использовать три оболочки на дюйм ширины модуля для оценки площади мембраны на единицу объема.
В отношении фиг. 5, множество модулей можно располагать вертикально в пакетную сборку с пластмассовой опорной рамкой между каждым модулем, что предназначено для обеспечения вертикального потока как воды, так и гипертонического раствора. Габаритные размеры отдельного модуля и пакета можно определять на основании ряда факторов, включая простоту операций во время сборки и разборки и/или извлечения из мембранного резервуара. Модули, прокладки и пакеты можно сконструировать таким образом, чтобы поддерживать гидравлические характеристики гипотонического и гипертонического растворов.
Что касается гидравлического профиля через мембранный контактор в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, можно использовать разнообразные конструкционные параметры. Относительно постоянную скорость можно поддерживать на обеих сторонах мембраны, чтобы сводить к минимуму отклонение потока при низкой скорости и перепад избыточного давления при высокой скорости. Скорость можно также сохранять приемлемо высокой, чтобы препятствовать осаждению твердых частиц на водной стороне мембраны. Объемная скорость потоков гипертонического раствора и воды в ходе процесса может, соответственно, увеличиваться и уменьшаться, делая предпочтительным в некоторых вариантах осуществления использование двух или более последовательных ступеней для потоков как воды, так и гипертонического раствора. По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления может оказаться предпочтительным использование большей части концентрированного гипертонического раствора (т.е. гипертонический раствор, поступающий в контактор) для экстракции воды из наиболее соленой воды (рассол, выходящий из контактора). В общем, вращающееся оборудование для движения текучих сред в ходе процесса должно быть сведено к минимуму. Конструкция должна обеспечить характеристики, которые способствуют надежной обработке источников питательной воды с суспендированными твердыми частицами и/или малорастворимыми солями, которые могут образовывать осадок после концентрирования.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 6, гидравлическая конструкция для водной стороны устройства может иметь одну или более отличительных особенностей, таких как две или более последовательные ступени, один или более параллельных пакетов на ступень, аэрация для регулирования скорости поперечного потока, очистка поверхности, движущая сила для рециркуляции воды за счет аэродинамического подъемного эффекта, однократная проточная обработка или рециркуляция концентрата, питательный насос, если одного воздуха недостаточно, и резервуар для отстаивания концентрата в целях уплотнения и отделения суспендированных твердых частиц от рециркулирующего концентрата.
В соответствии с одним или несколькими неограничительными вариантами осуществления гидравлическая схема для стороны гипертонического раствора может необязательно включать поток гипертонического раствора в противоположном направлении относительно воды и/или использование давления, развиваемого в разбавленном концентрате, в качестве источника энергии для перекачивания концентрата через систему, как проиллюстрировано на фиг. 7.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления разнообразные усовершенствованные осмотические системы и способы можно интегрировать с более крупными системами. В некоторых вариантах осуществления эти системы и способы можно интегрировать с разнообразными источниками тепла и водными системами, как представлено на фиг. 8. По меньшей мере в одном варианте осуществления гипертонический раствор можно подавать внутрь труб, связанных с конденсатором. В некоторых вариантах осуществления горячую подземную воду можно использовать в ребойлере. В других вариантах осуществления можно использовать геотермальное тепло, отходящее тепло из промышленных источников, солнечные коллекторы, расплав соли или остаточное тепло в системе термических аккумуляторов. В следующих вариантах осуществления можно использовать дизельные генераторы.
- 8 023086
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления прямые осмотические системы и способы можно интегрировать с солевым кристаллизатором. Можно оптимизировать регулирование теплообмена для интегрированной системы прямого осмоса и кристаллизатора таким образом, чтобы кристаллизатор обеспечивал качество пара, который можно затем использовать в процессе прямого осмоса для регенерации гипертонического раствора. Пар из кристаллизатора может представлять собой пар, выходящий из парового корпуса кристаллизатора после отделения кристаллической соли, или, в качестве альтернативы, часть пара, выходящего из компрессора, который используют в качестве источника тепловой энергии для кристаллизатора. Фиг. 9 схематически представляет один неограничительный вариант осуществления такого интегрирования.
В соответствии с одним или несколькими дополнительными вариантами осуществления прямые осмотические системы и способы можно интегрировать с вспомогательными процессами для максимального увеличения извлечения воды из источников сточной воды с возможным осаждением накипи. Например, чтобы предотвратить осаждение солей кальция и магния, ионы кальция и магния можно заблаговременно отделять от питательной воды посредством таких технологий, в которых используется ионный обмен с ионами натрия на сильнокислой катионообменной смоле. Прямой осмотический концентрат можно использовать для регенерации смолы. Можно использовать химический диспергатор, чтобы предотвратить осаждение внутри ионообменной колонны. Для сокращения силикатных отложений можно вводить диспергатор осадка диоксида кремния в питающую систему воду. Если предпочтительный коэффициент концентрирования приводит к такой концентрации диоксида кремния, которая превышает максимальный уровень, рекомендованный поставщиком диспергатора, часть питательной воды можно рециркулировать через небольшой внешний микрофильтр или ультрафильтр, который удаляет диоксид кремния. Фиг. 10 схематически представляет неограничительный вариант осуществления данного способа.
В другом варианте осуществления растворимые соли можно концентрировать в прямой осмотической мембранной системе в пределах или за пределами их растворимости, используя или не используя препятствующие осаждению накипи химические вещества, таким образом, что концентрированный гипотонический раствор поступает в осадительный резервуар, содержащий затравочные кристаллы и/или способствующие флокуляции химические добавки. Этот раствор можно затем направлять в резервуар для отстаивания и/или в фильтрационное устройство для отделения твердых частиц.
Выходящий поток после этой обработки можно затем направлять на следующий процесс, утилизировать или рециркулировать в прямой осмотической мембранной системе для дополнительного концентрирования. Использование сил сдвига текучей среды и/или введение воздушных пузырьков для очистки можно осуществлять в прямой осмотической мембранной системе, чтобы обеспечить отсутствие осаждения и/или загрязнения, происходящего на поверхности мембраны.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления системы и способы можно использовать в устройствах мембранных биореакторов (МВК) для обработки сточной воды. В некоторых вариантах осуществления сточную воду можно обрабатывать для повторного использования их отходов в одну стадию. В некоторых вариантах осуществления может не требоваться аэрация, в результате чего прямое мембранное отделение воды от суспендированных твердых частиц и органических веществ в потоке отходов или мембранное устройство ферментативного разложения может обеспечить экономию в отношении энергетических и общих затрат. В неограничительных вариантах осуществления мембранная биореакторная система может быть сконструирована таким образом, чтобы осуществлять циркуляцию вдоль поверхности листов мембраны с относительно несмешанной областью в резервуаре под листами. Твердые частицы можно отделять из этой зоны отстаивания. Ферментация может происходить также и в несмешанной области, обеспечивая отделение и использование метана из верхней части резервуара. Резервуар может иметь конфигурацию, в которой выпуски насоса расположены на одной стороне резервуара, направляя поток по поперечной оси (ширине) листов мембраны, вызывая силу сдвига и турбулентность, если это предпочтительно, таким образом, что поток равномерно распределяется по продольной оси листов, однородно сверху донизу. Силы сдвига вместе, например, с аэрацией и перемешиванием способствуют предотвращению/уменьшению загрязнения поверхностей мембраны. Кроме того, резервуар может иметь конфигурацию, в которой противоположная стенка резервуара искривлена таким образом, чтобы возвращать воду с уменьшенным сопротивлением обратно на сторону насоса резервуара, где данный поток проходит по любой стороне мембранного пакета. Г ипертонический раствор внутри углублений мембраны может протекать сверху донизу, или, в качестве альтернативы, последовательно, если это необходимо. Мембранные пакеты можно располагать таким образом, что на различные области резервуара воздействуют различные стационарные концентрации гипотонического раствора. Пузырьки воздуха можно использовать для очистки поверхности мембраны, чтобы ослабить явление концентрационной поляризации и предотвратить загрязнение и/или отложение осадка на поверхности мембраны, причем данное введение воздуха предназначено именно для этих целей, а не для введения кислорода в раствор, что является типичным для традиционных мембранных биореакторов.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления данные системы и способы можно использовать в процессе периодического усовершенствованного осмоса (ЕО). В некоторых неог- 9 023086 раничительных вариантах осуществления можно опреснять и концентрировать партии из источников слабоминерализованной воды и сточной воды. Обрабатываемая текучая среда может рециркулировать между периодическим усовершенствованным осмотическим процессом и резервуаром для хранения воды из источника до тех пор, пока не будет достигнута предпочтительная концентрация соли. Периодический усовершенствованный осмотический процесс может быть спланирован таким образом, чтобы работать с суспендированными твердыми частицами в питательной воде, используя предварительную фильтрацию или такую конструкцию прямой осмотической мембраны и модуля, которую можно приспособить для суспендированных твердых частиц. В данном способе можно использовать мобильные временные или постоянные очистные установки. Фиг. 11 представляет пример применения мобильного прямого осмотического процесса для концентрирования запруженной слабоминерализованной очищенной воды.
Мембранный модуль в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления можно использовать в ограниченном давлением осмосе. Ограниченный давлением осмос может обычно быть связан с созданием осмотической силы или энергии градиента солености в результате разности концентраций соли между двумя растворами, такими как концентрированный гипертонический раствор и разбавленная рабочая текучая среда. В некоторых примерах морская вода может представлять собой первый раствор, и пресная вода или почти деионизированная вода может представлять собой второй раствор. В некоторых вариантах осуществления один или несколько спирально свернутых прямых осмотических мембранных модулей можно устанавливать в резервуар под давлением, чтобы способствовать ограниченному давлением осмосу. Один или более конструкционных аспектов прямого осмотического мембранного модуля можно модифицировать для использования в ограниченном давлением осмосе. В условиях ограниченного давлением осмоса гипертонический раствор можно вводить в камеру под давлением на первую сторону мембраны. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть гипертонического раствора можно подвергать давлению на основании разности осмотического давления между гипертоническим раствором и разбавленной рабочей текучей средой. Разбавленную рабочую текучую среду можно вводить на вторую сторону мембраны. Разбавленная рабочая текучая среда может обычно двигаться через мембрану посредством осмоса, в результате чего увеличивается объем на стороне мембраны, где находится сжатый гипертонический раствор. Поскольку давление компенсируется, можно вращать турбину для производства электроэнергии. Полученный в результате разбавленный гипертонический раствор можно затем обрабатывать, например разделять для повторного использования. В некоторых вариантах осуществления низкотемпературный источник тепла, такой как промышленное отходящее тепло, можно использовать в ходе или для облегчения ограниченной давлением осмотической системы или процесса.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления системы и способы можно использовать в крупномасштабном ограниченном давлением осмотическом контакторе. Можно использовать полые волоконные мембранные модули, как проиллюстрировано на фиг. 12 и 13. Данные модули можно устанавливать внутри вертикального или горизонтального резервуара под давлением, как показано в иллюстративных целях для одного модуля в вертикальном резервуаре. В случае незамкнутого ограниченного давлением осмоса, в котором используется разность осмотического давления между морской водой и пресной водой, можно регулировать концентрацию соли и можно поддерживать соответствующую скорость, чтобы сокращать до минимума эффекты концентрационной поляризации на пресноводной стороне мембраны. Пресная вода может поступать с одного конца волокна и выходить с другого конца, или, в качестве альтернативы, пресная вода может поступать с двух концов волокна и допускать накопление солей в некоторой степени внутри волокна, после чего следует периодическая промывка солей в полости пресной водой, вводимой сверху. Для замкнутого ограниченного давлением осмоса, где и восстановленный гипертонический раствор, и дистиллированная или деионизированная вода возвращаются в контактор, вода может поступать в модуль одновременно сверху и снизу пучка волокон, чтобы сократить до минимума потерю гидравлического давления внутри волокна и максимально увеличить производство энергии.
В незамкнутом или замкнутом ограниченном давлением осмосе регулирование концентрационной поляризации снаружи волокон в зоне высокого давления может способствовать максимальному увеличению скорости потока воды и производства энергии. Газ можно вводить снизу каждого модуля, чтобы разрушить пограничный слой концентрационной поляризации. Газ можно собирать сверху отсека высокого давления и рециркулировать с помощью небольшого компрессора. Компрессору требуется преодолеть лишь относительно низкое давление в системе рециркуляционного трубопровода и распределения внутри контактор, что сводит к минимуму энергопотребление.
В некоторых вариантах осуществления, включающих незамкнутый ограниченный давлением осмос, газ может представлять собой воздух, но может также представлять собой или содержать другой газ, такой как азот или диоксид углерода, чтобы регулировать рН и предотвращать осаждение карбоната кальция в модулях. В случае замкнутого ограниченного давлением осмоса с использованием карбоната аммония в качестве гипертонического раствора может оказаться полезным использование аммиака и/или диоксида углерода, выходящего из дистилляционной колонны, в системе утилизации тепла в качестве разрывающего газа, и в этом случае резервуар мембранного контактора обычно также служит в качестве
- 10 023086 газового абсорбера и, таким образом, обеспечивает некоторую экономию капитальных расходов и снижает сложность всего процесса. Г азы, которые не поступают в раствор, рециркулируют в разнообразных вариантах осуществления, в результате чего можно использовать смесь газов, в частности, если один или более газов в значительной степени растворяется в гипертоническом растворе. Например, воздух, аммиак и диоксид углерода можно использовать в соответствующем соотношении и объемах газов, которые обеспечивают достаточное перемешивание волокон.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления загрязнение мембраны можно отслеживать и контролировать. Загрязнение мембраны можно контролировать, используя технологии очистки, например, те, которые включают турбулентность жидкости и введение газа. В некоторых вариантах осуществления для очистки можно использовать силы сдвига, такие как включающие гидродинамику при циркуляции, которая вызывает сдвиг на поверхности мембраны. В других вариантах осуществления предметы, такие как шарики пеноматериала, можно помещать на пути потока, чтобы обеспечивать очистку. В некоторых вариантах осуществления загрязнение и биологическую активность можно контролировать посредством регулировки технологических параметров, чтобы изменять осмотическое давление и пути потока, например, таким образом, чтобы на различные области мембраны воздействовали различные растворы, осмотические давления, значения рН или другие условия в различные сроки. Могут быть предусмотрены изменения с течением времени, такие как на основании минут, часов или лет.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления присутствие экстремофилов в гипертоническом растворе можно контролировать разнообразными способами. Питательную среду можно дегазировать или предварительно обрабатывать другим способом, чтобы препятствовать нитрифицирующим бактериям или другим организмам потреблять составляющие гипертонического раствора путем реакции с газом в потоке питательной среды, таким как кислород. Можно использовать мембранные контакторы или другие способы дегазации. Сульфитное восстановление, биологическая обработка, осмотические шоки, традиционные средства очистки, которые не реагируют с гипертоническим раствором, промывание потоком обработанной воды без химических веществ, аэрация концентрированного соляного раствора и введение бисульфита представляют собой дополнительные технологии, которые можно использовать для контроля экстремофилов в гипертоническом растворе.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления устройства, системы и способы могут обычно включать контроллер для установления или регулирования по меньшей мере одного технологического параметра устройства или компонента системы, включая, например, но не ограничиваясь этим, приводные клапаны и насосы, а также для регулирования свойства или характеристики одного или более потоков текучей среды через спирально свернутый прямой осмотический мембранный модуль. Контроллер может находиться в электронном соединении по меньшей мере с одним датчиком, предназначенным для определения по меньшей мере одного технологического параметра системы, такого как концентрация, скорость потока, уровень рН или температура. Контроллер может обычно предназначаться для создания управляющего сигнала, чтобы регулировать один или более технологических параметров в ответ на сигнал, производимый датчиком. Например, контроллер может быть предназначен, чтобы принимать информацию об условии, свойстве или состоянии какого-либо потока, компонента или подсистемы устройства для прямого осмотического разделения. Контроллер обычно включает алгоритм, который способствует выработке по меньшей мере одного исходящего сигнала, который обычно основан на одном или более фактах из представленной информации и на целевом или предпочтительном значении, таком как заданное значение. В соответствии с одним или несколькими определенными аспектами контроллер может иметь такую конфигурацию, чтобы принимать информацию о любом измеряемом свойстве какого-либо потока и производить управляющий, ведущий или исходящий сигнал для какоголибо из компонентов системы и уменьшать тем самым любое отклонение измеряемого свойства от целевого значения.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления системы и способы управления технологическими процессами могут отслеживать различные уровни концентрации, такие как те, которые могут быть основаны на определяемых параметрах, включая рН и проводимость. Можно также регулировать скорости технологических потоков и уровни в резервуарах. Можно следить за температурой и давлением. Утечки из мембраны можно определять, используя ионоселективные зонды, измерители рН, уровни в резервуарах и скорости потоков. Утечки можно также определять, нагнетая газ на сторону гипертонического раствора мембраны и используя ультразвуковые детекторы и/или визуальное наблюдение за утечками со стороны питательной воды. Можно следить за другими технологическими параметрами и предметами обслуживания. Можно следить за различными параметрами эффективности процессов, например, измеряя скорость потока и качество очищенной воды, поток тепла и потребление электроэнергии. Условия очистки для уменьшения биологического загрязнения можно регулировать, например, измеряя снижение потока, которое определяется скоростями потоков гипотонических и гипертонических растворов в определенных точках мембранной системы. Датчик в потоке рассола может показывать, когда необходима обработка, например дистилляция, ионный обмен, хлорирование до точки перелома или аналогичные способы. Это можно осуществлять, используя измерители рН, ионоселективные датчики, инфракрасный спектрометр Фурье (ΡΤΙΚ) или другие устройства для определения концен- 11 023086 траций гипертонического растворенного вещества. Состояние гипертонического раствора можно отслеживать и регулировать для усиления очистки и/или замены растворенных веществ. Аналогичным образом, за качеством обработанной воды можно следить, используя традиционное устройство или датчик, такой как датчик для определения аммония и аммиака. Инфракрасный спектрометр Фурье можно использовать для определения присутствующих веществ, предоставляя информацию, которая может оказаться полезной, например, чтобы обеспечивать надлежащую работу установки и определять характеристики, такие как эффекты мембранного ионного обмена.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления концентрированный и/или разбавленный гипертонический раствор можно хранить в емкостях, в некоторых случаях внутри резервуара. Аналогичным образом, очищенную воду и/или исходную воду можно хранить в емкостях. Когда используют резервуар с множеством емкостей, суммарный объем резервуара не обязательно изменять, как изменяются объемы различных контейнеров вместе с потоком через мембрану и рециркуляцией гипертонического раствора, в результате чего можно сократить до минимума технологическое воздействие на окружающую среду. Можно устанавливать в земле дистилляционные колонны, используя, например, выложенный покрытым бетоном колодец, наполненный насадками и снабженный крышкой. Мембранные модули можно погружать в резервуар исходной воды с гипертоническим раствором на внутренней стороне мембраны. Мембраны могут иметь спиральную, полую волоконную, состоящую из пластин и рамок или другую конфигурацию. Продувка воздухом в устройствах с прямой осмотической мембраной может поддерживать в чистоте протоки для исходной среды. Продувка воздухом может быть непрерывной или периодической. Мембранные модули можно устанавливать внутри погруженного резервуара таким образом, что различные зоны содержат различные концентрации. Плоские листовые прямые осмотические мембраны можно использовать в пакетной конфигурации и погружать в резервуар. Низкотемпературное тепло можно использовать для регенерация гипертонического раствора в прямом осмосе или ограниченном давлением осмосе. Источники низкопотенциального тепла могут включать геотермальное или солнечное тепло, остаточное тепло от систем тепловых аккумуляторов, отходящее тепло от промышленных и/или генерирующих энергию процессов. Процесс прямого осмоса можно интегрировать с солевым кристаллизатором таким образом, что тепло от кристаллизатора можно использовать в процессе прямого осмоса, и любые гипертонические растворенные вещества, которые попадают при прямом осмосе в рассол, можно возвращать в процесс прямого осмоса, например газы из кристаллизатора. Прямой осмос можно сочетать с предварительной обработкой, препятствующей образованию накипи, чтобы обеспечить высокую степень очистки питательной воды, включая, например, ионный обмен, химическое умягчение, нанофильтрацию, средства против накипи и/или способы осаждения. Очистку воздухом в системе, препятствующей отложению осадка, для прямого осмоса можно использовать, чтобы не допустить образования осадка на поверхности мембраны. Прямой осмос можно использовать в случае содержащей органические соединения воды без аэрации для биологической активности. Поток отходов можно концентрировать для возможного использования в реакторе для ферментативного разложения, где можно производить метан внутри мембранного резервуара для использования в энергетических целях, и производства очищенной воды, качество которой пригодно для многоразового применения. Это может быть особенно эффективным в конструкции погруженного резервуара с мембранами. Помимо подачи кислорода, можно также использовать очистку воздухом, что допускает высокую концентрацию органических веществ без загрязнения мембраны. Можно использовать реактор в виде резервуара с мешалкой периодического или непрерывного действия (С8ТК) для осуществления прямого осмоса, в частности, обеспечивая повышенную эффективность прямых осмотических систем концентрирования органических соединений и/или осаждения. Ограниченные давлением осмотические системы можно также использовать в конфигурации погруженного резервуара. Ограниченные давлением осмотические системы можно аэрировать, чтобы предотвращать загрязнение и/или отложение осадка и уменьшать концентрационную поляризацию. Реакционноспособные газы могут также способствовать выполнению этой функции. Биологический рост в прямых осмотических системах можно контролировать чередованием мембранных модулей или секций, которые подвержены высокому или низкому осмотическому давлению. Например, секцию из множества мембран, которая обычно используется для воды с концентрацией 0,5 М, можно изменить для очистки воды с концентрацией 2 М. Такая регулировка значительно затрудняет рост биопленки. Можно также осуществлять дегазацию исходного потока, чтобы предотвращать рост определенных типов биологических организмов. Например, удаление кислорода может ограничивать рост нитрифицирующих организмов, которые могли бы окислять аммиак, выходящий из гипертонического раствора в гипотонический раствор. Сульфитное восстановление, биологическая очистка, осмотические шоки, традиционные средства очистки, которые не реагируют с гипертоническим раствором, промывка очищенной водой без химических веществ, аэрация концентрированного солевого раствора и добавление бисульфита представляют собой дополнительные способы, которые можно использовать для ограничения биологической активности. В некоторых вариантах осуществления можно использовать датчик кислотности, датчик ионов, инфракрасный спектрометр Фурье (РТ1К) и/или скорости потоков для регулирования систем прямого осмоса, чтобы обеспечивать предпочтительные потоки, разности осмотического давления, соотношения аммиака и диоксид углерода и концентрации.
- 12 023086
После описания некоторых иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что вышеизложенная информация является исключительно иллюстративной, а не ограничительной, и представлена только в качестве примера. Многочисленные модификации и другие варианты осуществления являются очевидными для обычного специалиста в данной области техники и рассматриваются как входящие в объем настоящего изобретения. В частности, хотя многие из примеров, представленных в настоящем документе, включают определенные сочетания технологических операций или системных элементов, следует понимать, что указанные операции и данные элементы можно сочетать другими способами для достижения таких же целей.
Кроме того, специалистам в данной области техники следует оценить, что параметры и конфигурации, описанные в настоящем документе, представляют собой примеры, и что фактические параметры и/или конфигурации будут зависеть от конкретного приложения, в котором будут использованы системы и технологии настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники должны также признать или иметь возможность определить, не используя ничего более, кроме стандартных экспериментов, эквиваленты конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что варианты осуществления, описанные в настоящем документе, представлены исключительно в качестве примеров, и что, в пределах объема каких-либо прилагаемых пунктов формулы изобретения и их эквивалентов, настоящее изобретение можно практически осуществлять другими способами, чем те, которые конкретно описаны.
Фразеология и терминология, используемые в настоящем документе, предназначены для цели описания, и их не следует рассматривать в качестве ограничительных. При использовании в настоящем документе термин множество означает два или более предметов или компонентов. Термины включающий, включая, несущий, имеющий, содержащий и заключающий, приведенные в описании или формуле изобретения и т.п., представляют собой неограниченные термины, т.е. означающие включая, но не ограничиваясь. Таким образом, использование таких терминов означает объединение перечисляемых после них предметов и их эквивалентов, а также дополнительных предметов. Только переходные фразы состоящий из и состоящий в основном из представляют собой ограниченные или полуограниченные фразы, соответственно, в отношении каких-либо пунктов формулы изобретения. Использование порядковых терминов, таких как первый, второй, третий и т.п., в пунктах формулы изобретения для обозначения заявляемого в формуле элемента само по себе не подразумевает никакого приоритета, первенства или превосходства одного заявленного в формуле элемента по отношению к другому или временного порядка, согласно которому осуществляются действия процесса, но представляет собой просто обозначения, которые отличают один заявленный в формуле элемент от другого элемента, имеющего такое же название (за исключением использования порядкового термина) для различия заявленных элементов формулы изобретения.

Claims (18)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ прямого осмотического разделения растворов, в котором: вводят первый раствор на первую сторону полупроницаемой мембраны;
    вводят концентрированный гипертонический раствор на вторую сторону полупроницаемой мембраны для поддержания предпочтительного осмотического градиента концентрации на полупроницаемой мембране;
    обеспечиваютя поток по меньшей мере части первого раствора через полупроницаемую мембрану для образования второго раствора на первой стороне полупроницаемой мембраны и разбавленного гипертонического раствора на второй стороне полупроницаемой мембраны;
    вводят по меньшей мере часть разбавленного гипертонического раствора в операцию разделения для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя;
    вводят разбавленные гипертонические растворенные вещества в систему рециркуляции, включающую абсорбер, содержащий часть разбавленного гипертонического раствора, для преобразования концентрированного гипертонического раствора;
    вводят преобразованный гипертонический раствор на вторую сторону полупроницаемой мембраны для поддерживания требуемого молярного соотношения концентрированного гипертонического раствора на второй стороне полупроницаемой мембраны;
    производят сбор потока растворителя и при этом контролируют биологическое загрязнение полупроницаемой мембраны.
  2. 2. Способ по п.1, в котором контроль биологического загрязнения включает по меньшей мере одно из: дегазацию первого раствора, регулирование осмотического давления в окружении полупроницаемой мембраны, сульфитное восстановление, биологическую обработку, осмотический шок, аэрацию, поток обработанной воды и добавление бисульфита.
  3. 3. Система для осуществления способа по п.1 для осмотической экстракции растворителя из первого раствора, включающая:
    - 13 023086 первую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником первого раствора; вторую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником концентрированного гипертонического раствора, с концентрацией, большей, чем у первого раствора;
    устройство полупроницаемой мембраны, которая отделяет первую камеру от второй камеры; устройство разделения в гидравлическом соединении после второй камеры, где устройство разделения предназначено для приема разбавленного гипертонического раствора из второй камеры и для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя;
    устройство рециркуляции, включающее абсорбер, содержащий часть разбавленного гипертонического раствора, и предназначенное для упрощения преобразования концентрированного гипертонического раствора с извлеченными гипертоническими растворенными веществами и введения преобразованного гипертонического раствора во вторую камеру для поддержания требуемого молярного соотношения концентрированного гипертонического раствора; и контроллер биологического загрязнения полупроницаемой мембраны.
  4. 4. Система по п.3, в которой контроллер биологического загрязнения полупроницаемой мембраны содержит устройство для обеспечения по меньшей мере одного из: дегазации первого раствора, регулирования осмотического давления в окружении полупроницаемой мембраны, сульфитного восстановления, биологической обработки, осмотического шока, аэрации, потока обработанной воды и добавления бисульфита.
  5. 5. Система по п.3, где устройство разделения содержит дистилляционную колонну.
  6. 6. Система по п.3, где устройство разделения содержит фильтрационное устройство.
  7. 7. Система по п.3, в которой концентрированный гипертонический раствор содержит аммиак и гидроксид углерода в требуемом молярном соотношении, превышающем соотношение 1:1.
  8. 8. Система по п.3, дополнительно включающая устройство хранения гипертонического раствора в гидравлическом соединении с источником концентрированного гипертонического раствора.
  9. 9. Система по п.8, в которой устройство хранения гипертонического раствора включает по меньшей мере одну емкость.
  10. 10. Система по п.9, в которой устройство хранения гипертонического раствора содержится в контейнере, который дополнительно включает по меньшей мере одну емкость для хранения первого раствора и емкость для хранения разбавленного гипертонического раствора.
  11. 11. Система по п.3, в которой устройство полупроницаемой мембраны включает мембранный модуль, погруженный в резервуар.
  12. 12. Система по п.11, в которой резервуар включает зону первой концентрации и зону второй концентрации.
  13. 13. Система по п. 11, в которой мембранный модуль включает множество плоских листовых мембран.
  14. 14. Система по п.3, дополнительно включающая систему газовой очистки.
  15. 15. Система по п.3, дополнительно включающая устройство предварительной обработки в гидравлическом соединении с первым раствором, где устройство предварительной обработки содержит по меньшей мере один из следующих технологических блоков: ионного обмена, химического умягчения, нанофильтрации, удаления накипи и осаждения.
  16. 16. Система по п.3, дополнительно включающая солевой кристаллизатор в соединении с устройством разделения.
  17. 17. Система по п.3, дополнительно включающая по меньшей мере один из приборов: измеритель рН, ионный зонд, инфракрасный спектрометр Фурье и зонд расходомера, для отслеживания по меньшей мере одного из: первого раствора, концентрированного гидравлического раствора, разбавленных гипертонических растворенных веществ или потока растворителя.
  18. 18. Система по п.3, дополнительно содержащая источник низкопотенциального тепла в термическом соединении с устройством разделения.
EA201290251A 2009-10-30 2010-10-29 Система и способ осмотического разделения EA023086B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US25675709P 2009-10-30 2009-10-30
PCT/US2010/054738 WO2011053794A2 (en) 2009-10-30 2010-10-29 Osmotic separation systems and methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201290251A1 EA201290251A1 (ru) 2012-11-30
EA023086B1 true EA023086B1 (ru) 2016-04-29

Family

ID=43923005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201290251A EA023086B1 (ru) 2009-10-30 2010-10-29 Система и способ осмотического разделения

Country Status (15)

Country Link
US (2) US9266065B2 (ru)
EP (1) EP2493595A4 (ru)
JP (2) JP5887273B2 (ru)
KR (1) KR101749158B1 (ru)
CN (2) CN104056551B (ru)
AU (1) AU2010313335B2 (ru)
BR (1) BR112012010015A2 (ru)
CA (1) CA2779831A1 (ru)
CL (1) CL2012001146A1 (ru)
EA (1) EA023086B1 (ru)
IL (1) IL219332A (ru)
MX (1) MX2012004989A (ru)
SA (1) SA110320023B1 (ru)
SG (1) SG10201406756QA (ru)
WO (1) WO2011053794A2 (ru)

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9044711B2 (en) 2009-10-28 2015-06-02 Oasys Water, Inc. Osmotically driven membrane processes and systems and methods for draw solute recovery
AU2010319846B2 (en) 2009-10-28 2015-05-28 Oasys Water LLC Forward osmosis separation processes
GB0918916D0 (en) * 2009-10-28 2009-12-16 Surrey Aquatechnology Ltd Thermal desalination
WO2011053794A2 (en) 2009-10-30 2011-05-05 Oasys Water, Inc. Osmotic separation systems and methods
US20130105377A1 (en) 2010-02-10 2013-05-02 Queen's University At Kingston Water with Switchable Ionic Strength
US10377647B2 (en) 2010-12-15 2019-08-13 Queen's University at Kingson Systems and methods for use of water with switchable ionic strength
AU2012249903B2 (en) 2011-04-25 2015-11-12 Oasys Water LLC Osmotic separation systems and methods
US20130001162A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 Victor Yangali-Quintanilla Apparatus, System, and Method for Forward Osmosis in Water Reuse
PE20140877A1 (es) 2011-08-03 2014-07-18 Oasys Water Inc Sistemas y metodos para mejorar el flujo en sistemas de membrana impulsados osmoticamente
US8491795B2 (en) * 2011-09-01 2013-07-23 Kenneth Yat-Yi Chen Conversion of seawater to drinking water at room temperature
US10343118B2 (en) 2011-12-22 2019-07-09 Water Standard Company (Mi) Method and control devices for production of consistent water quality from membrane-based water treatment for use in improved hydrocarbon recovery operations
US10329171B2 (en) 2011-12-22 2019-06-25 Water Standard Company (Mi) Method and control devices for production of consistent water quality from membrane-based water treatment for use in improved hydrocarbon recovery operations
US20130213885A1 (en) * 2012-02-11 2013-08-22 King Abdullah University Of Science And Technology Forward osmosis system and process
US20130330711A1 (en) * 2012-06-06 2013-12-12 National Taiwan University Sensor for detection of a target of interest
EP2867175A4 (en) * 2012-07-02 2016-06-22 Dead Sea Works Ltd FORWARD-OIL SYSTEMS FOR UNDERWATER PLATES
EP2716341A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-09 VITO NV (Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek NV) Device and method for liquid treatment by mechanical vapor recompression
PE20150972A1 (es) * 2012-11-16 2015-07-09 Oasys Water Inc Soluciones de extraccion y recuperacion de soluto de extraccion para procesos de membrana impulsada osmoticamente
AU2013364069B2 (en) * 2012-12-21 2018-03-01 Porifera, Inc. Separation systems, elements, and methods for separation utilizing stacked membranes and spacers
KR101454314B1 (ko) * 2013-02-04 2014-10-27 한국기계연구원 정삼투식 해수담수화 공정의 정삼투유도용액 회수방법
CN107261847A (zh) * 2013-02-08 2017-10-20 Oasys水有限公司 渗透分离系统和方法
US9861937B2 (en) 2013-03-15 2018-01-09 Porifera, Inc. Advancements in osmotically driven membrane systems including low pressure control
GB201321711D0 (en) * 2013-12-09 2014-01-22 Univ Surrey Forward Osmosis
WO2015100087A1 (en) * 2013-12-24 2015-07-02 Robert Creighton Pressurized forward osmosis process and system
WO2015111033A1 (en) * 2014-01-27 2015-07-30 Nagare Membranes, Llc Systems and methods for thermal recovery of draw solutes
CN114935180B (zh) * 2014-03-20 2023-08-15 艾默生环境优化技术有限公司 空气调节系统、冷却和除湿的方法和加热和加湿的方法
CA2944430A1 (en) 2014-04-08 2015-10-15 Oasys Water, Inc. Osmotic separation systems and methods
US20180297867A1 (en) * 2014-12-12 2018-10-18 Artesion, Inc. Processing including a membrane and gas recycling system for forward osmosis water treatment systems using switchable polar solvents
WO2016106049A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 Oasys Water, Inc. Enhanced brine concentration with osmotically driven membrane systems and processes
WO2016115497A1 (en) * 2015-01-16 2016-07-21 Artesion, Inc. Switchable polar solvent-based forward osmosis water purification system incorporating waste exhaust and heat streams from co-located facilities with co2 sequestration
CN107922220B (zh) 2015-06-24 2022-11-08 波里费拉公司 经由正向渗透使酒精溶液脱水的方法及相关系统
US10464021B2 (en) 2015-08-31 2019-11-05 Porifera, Inc. Water purification systems and methods having pressurized draw stream
US20170080389A1 (en) 2015-09-18 2017-03-23 Maher Isaac Kelada Symbiotic reverse osmosis for maximizing desalinated water recovery from saline waters and brines
US11312643B2 (en) 2015-09-18 2022-04-26 Maher Isaac Kelada Ecologically sustainable hydraulic fracturing system and method
US11484822B2 (en) 2016-01-27 2022-11-01 Koch-Giltsch, LP Inlet vane device and vessel containing same
CN107922286B (zh) 2016-03-22 2022-05-24 死海工程有限公司 球形肥料及其生产方法
US11014834B2 (en) * 2016-06-22 2021-05-25 Conocophillips Osmotic concentration of produced and process water using hollow fiber membrane
CN109996596B (zh) * 2016-09-06 2022-10-21 普林斯顿大学理事会 通过气体溶解来连续流动分离颗粒的装置和方法
US10988419B2 (en) 2016-10-22 2021-04-27 Dead Sea Works Ltd. Binders for the granulation of fertilizers
US20180126336A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-10 Nrgtek, Inc. Renewable Energy Storage Methods and Systems
JP7086068B2 (ja) 2016-11-11 2022-06-17 エムケイエス インストゥルメンツ， インコーポレイテッド アンモニアガスをその中に溶解した脱イオン水を含む導電性液体を生成するためのシステム及び方法
DE112017006300T5 (de) 2016-12-17 2019-08-29 Dead Sea Works Ltd. Prozess für die Herstellung von Kaliumsulfat und Magnesiumsulfat aus Carnallit und Natriumsulfat
CN110290854A (zh) 2016-12-23 2019-09-27 波里费拉公司 通过正向渗透除去醇溶液的组分和相关系统
CN110198779B (zh) 2017-02-10 2022-06-28 艾斯尔欧洲合作社公司 杂卤石制粒方法
CN111386147A (zh) * 2017-10-25 2020-07-07 梅斯富特创新私人有限公司 膜式水处理系统及其方法
RU2020124416A (ru) 2018-02-27 2022-03-29 Дед Си Воркс Лтд. Способ гранулирования пылеобразного поташа
RU2686146C1 (ru) * 2018-11-05 2019-04-24 Иван Андреевич Тихонов Способ дегазации воды
WO2020121332A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-18 Shanmukham Saravana Perumal Batch and semi-batch pressure and osmotically driven separation processes
WO2020155325A1 (zh) * 2019-02-03 2020-08-06 内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司 一种基于正渗透原理的乳制品制备方法
JP7341719B2 (ja) * 2019-05-13 2023-09-11 国立大学法人高知大学 排水処理装置及び排水処理装置の製造方法
WO2020237155A1 (en) * 2019-05-22 2020-11-26 University Of South Florida Chitosan based membrane and associated method of use
US11478749B2 (en) 2019-06-18 2022-10-25 U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation Method for purifying and recovering solvent from ion exchange processes
JP7351704B2 (ja) * 2019-10-10 2023-09-27 株式会社クラレ ろ過モジュールの運転方法およびろ過装置
US11092141B1 (en) * 2020-06-19 2021-08-17 James Cheng-Shyong Lu Method and system for generating large-scale renewable energy by pressure-enhanced osmosis and synergistic effects
US11396469B2 (en) * 2020-12-29 2022-07-26 Kuwait University Zero pollution hybrid desalination and energy production system
JP7490606B2 (ja) * 2021-03-23 2024-05-27 株式会社東芝 アミン含有水濃縮システム及び装置並びに二酸化炭素回収システム
JP2022186382A (ja) * 2021-06-04 2022-12-15 オルガノ株式会社 水処理方法および水処理装置
CN114011241B (zh) * 2021-11-29 2024-03-26 中新国际联合研究院 含有机分子或聚合物与无机盐的响应性混合汲取液及应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0663362A (ja) * 1992-08-24 1994-03-08 Kurita Water Ind Ltd 膜分離装置
US5403490A (en) * 1992-11-23 1995-04-04 Desai; Satish Process and apparatus for removing solutes from solutions
KR100697563B1 (ko) * 2005-11-25 2007-03-23 서희동 해양 심층수로부터 청정소금, 조염, 미네랄염 및 간수의제조방법
JP2008100219A (ja) * 2006-09-22 2008-05-01 Toray Ind Inc 脱塩方法及び脱塩装置

Family Cites Families (83)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3130156A (en) 1960-12-13 1964-04-21 Ray A Neff Solvent extractor
US3171799A (en) 1962-08-28 1965-03-02 George W Batchelder Process for the demineralization of water
US3216930A (en) 1963-01-04 1965-11-09 Dow Chemical Co Process for liquid recovery and solution concentration
US3405058A (en) 1964-02-17 1968-10-08 Wendell S. Miller Purification of water
US3357917A (en) 1964-09-21 1967-12-12 Kaiser Ind Corp Desalination by osmosis and change of state
CH468356A (de) 1966-04-05 1969-02-15 Inventa Ag Verfahren zur Aufarbeitung des bei der Synthese von Harnstoff aus Ammoniak und Kohlendioxyd in einem Synthesereaktor bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur erhaltenen Synthesegemisches
AU425206B2 (en) 1967-07-10 1972-06-19 Thomas Hough William Process and apparatus for extracting solvent from a solution
US3617547A (en) 1968-03-19 1971-11-02 Albert H Halff Process for osmotically decreasing the concentration of a solute
US3562152A (en) 1968-05-29 1971-02-09 Research Corp Osmosis,reverse osmosis process
US3541006A (en) 1968-07-03 1970-11-17 Amicon Corp Ultrafiltration process
US3721621A (en) 1969-12-02 1973-03-20 W Hough Forward-osmosis solvent extraction
US3670897A (en) 1970-03-20 1972-06-20 Bruce S Frank Desalination of sea water
FR2102763A5 (en) 1970-08-20 1972-04-07 Midi Salins Saline Est Desalination process - for sea-water
US3707231A (en) 1971-01-25 1972-12-26 Puredesal Inc Two-stage fluid treatment system
US4142966A (en) 1974-04-01 1979-03-06 Monsanto Company Membrane separation of water from aqueous mixtures
AT343082B (de) 1974-11-28 1978-05-10 Mohammed Thoeni Verfahren und vorrichtung zur osmotischen trennung von losungen in losungsmittel und konzentrat mit einem unter druck loslichen gas
US4083781A (en) 1976-07-12 1978-04-11 Stone & Webster Engineering Corporation Desalination process system and by-product recovery
JPS5332885A (en) 1976-09-08 1978-03-28 Teijin Ltd Water making method
US4141825A (en) 1977-10-31 1979-02-27 Stone & Webster Engineering Corporation Desalination process system and by-product recovery
US4161445A (en) 1977-11-23 1979-07-17 Coillet Dudley W Process for the desalination of salt containing water
US4332685A (en) 1978-01-26 1982-06-01 Ecodyne Corporation Method and apparatus for treating water
DE2907319A1 (de) 1979-02-24 1980-09-18 Bayer Ag Modulblock fuer osmotische trennverfahren
JPS5712802A (en) 1980-06-26 1982-01-22 Ebara Infilco Co Ltd Water extraction system using permeable membrane
US4545862A (en) 1981-03-17 1985-10-08 W. L. Gore & Associates, Inc. Desalination device and process
EP0121099B1 (de) 1983-03-03 1988-06-29 Knut Stache Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit aus Meerwasser, verunreinigtem Wasser od.dgl. durch Osmose
US4574049B1 (en) 1984-06-04 1999-02-02 Ionpure Filter Us Inc Reverse osmosis system
ZA858921B (en) 1984-11-21 1986-07-30 Syrinx Res Pty Ltd Osmotic concentration by membrane
GB8526976D0 (en) 1985-11-01 1985-12-04 Hamblin M J Orally operable water filters
US4689156A (en) 1985-11-12 1987-08-25 Amax Inc. Removal of ammonia from wastewater
MX165967B (es) * 1987-04-08 1992-12-07 Union Carbide Corp Membranas de separacion mixtas, mejoradas, y su preparacion y su uso
US4808287A (en) 1987-12-21 1989-02-28 Hark Ernst F Water purification process
IL95075A0 (en) 1990-07-13 1991-06-10 Joseph Yaeli Method and apparatus for processing liquid solutions or suspensions particularly useful in the desalination of saline water
US5207806A (en) * 1991-10-08 1993-05-04 Praxair Technology, Inc. Dual product pressure swing adsorption and membrane operations
FR2682613B1 (fr) 1991-10-22 1994-06-03 Cogia Procede de deshydratation au moins partielle d'une composition aqueuse et dispositifs pour mettre en óoeuvre le procede.
US5266203A (en) 1992-01-30 1993-11-30 Arrowhead Industrial Water, Inc. Method for treating process streams containing cyanide and heavy metals
IL101906A0 (en) 1992-05-18 1992-12-30 Yissum Res Dev Co Extraction of electrolytes from aqueous solutions
US5281430A (en) 1992-12-08 1994-01-25 Osmotek, Inc. Osmotic concentration apparatus and method for direct osmotic concentration of fruit juices
US5501798A (en) 1994-04-06 1996-03-26 Zenon Environmental, Inc. Microfiltration enhanced reverse osmosis for water treatment
US5925255A (en) 1997-03-01 1999-07-20 Mukhopadhyay; Debasish Method and apparatus for high efficiency reverse osmosis operation
US6537456B2 (en) 1996-08-12 2003-03-25 Debasish Mukhopadhyay Method and apparatus for high efficiency reverse osmosis operation
AU2584299A (en) 1998-02-09 1999-08-23 Robert L. Mcginnis Osmotic desalinization process
US6368849B1 (en) 1998-02-20 2002-04-09 Bioscan A/S Method and plant for the treatment of liquid organic waste
US6706189B2 (en) * 1998-10-09 2004-03-16 Zenon Environmental Inc. Cyclic aeration system for submerged membrane modules
DE69924642T2 (de) 1998-11-23 2006-02-09 Zenon Environmental Inc., Oakville Wasserfiltration mittels unterwassermembranen
RS49810B (sr) 1999-05-27 2008-08-07 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno, Postupak za prečišćavanje tečnosti membranskom destilacijom a naročito za proizvodnju desalinizovane vode iz morske vode ili slane vode ili procesne vode
IT1307093B1 (it) 1999-07-20 2001-10-23 S I C It Spa Procedimento sinergico di trattamento dei bagni di calcinaioprovenienti dalle operazioni conciarie per il recupero del cloruro
US7560029B2 (en) * 2001-02-01 2009-07-14 Yale University Osmotic desalination process
WO2009155596A2 (en) 2008-06-20 2009-12-23 Yale University Forward osmosis separation processes
US7320756B2 (en) 2001-05-05 2008-01-22 Debasish Mukhopadhyay Method and apparatus for treatment of feedwaters by membrane separation under acidic conditions
US6849184B1 (en) 2001-12-12 2005-02-01 Hydration Technologies Inc. Forward osmosis pressurized device and process for generating potable water
GB0317839D0 (en) * 2003-07-30 2003-09-03 Univ Surrey Solvent removal process
WO2005089913A1 (en) 2004-03-16 2005-09-29 Sri International Membrane purification system
GB0416310D0 (en) * 2004-07-21 2004-08-25 Bp Exploration Operating Method
CN101287537A (zh) 2004-10-25 2008-10-15 凯斯凯德设计有限公司 利用可控渗透剂的正向渗透
WO2006047577A1 (en) 2004-10-25 2006-05-04 Cascade Designs, Inc. Forward osmosis utilizing a controllable osmotic agent
US7608188B2 (en) 2004-12-03 2009-10-27 Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education Vacuum enhanced direct contact membrane distillation
US8083942B2 (en) 2004-12-06 2011-12-27 Board of Regents of the Nevada System of Higher Education, on Behalf of the Universary of Nevada, Reno Systems and methods for purification of liquids
AU2006294205B2 (en) * 2005-09-20 2010-12-16 Aquaporin A/S Biomimetic water membrane comprising aquaporins used in the production of salinity power
US7727400B2 (en) * 2005-09-23 2010-06-01 Michael Flynn Low water recovery rate desalination system and method
JP5230076B2 (ja) * 2006-03-17 2013-07-10 メタウォーター株式会社 ろ過膜の洗浄装置
CA2654508C (en) * 2006-06-08 2014-07-29 Yale University Multi stage column distillation (mscd) method for osmotic solute recovery
US8029671B2 (en) 2006-06-13 2011-10-04 Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education, On Behalf Of The University Of Nevada, Reno Combined membrane-distillation-forward-osmosis systems and methods of use
GB2442941A (en) 2006-10-21 2008-04-23 Philip Peter Monro A method for the generation of water with reduced ionic solutes
KR20090086246A (ko) * 2006-11-09 2009-08-11 예일 유니버시티 삼투 열기관
GB0622520D0 (en) 2006-11-13 2006-12-20 Univ Sheffield Water purification
US7981196B2 (en) * 2007-06-04 2011-07-19 Posco Apparatus and method for recovering carbon dioxide from flue gas using ammonia water
EP2155350A4 (en) 2007-06-28 2010-07-21 Calera Corp DESALINATION PROCESSES AND SYSTEMS WHICH LEAVE CARBONATE COMPOUNDS
US20100192575A1 (en) 2007-09-20 2010-08-05 Abdulsalam Al-Mayahi Process and systems
US8021549B2 (en) 2007-10-02 2011-09-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method and apparatus for producing potable water from seawater using forward osmosis
SG188901A1 (en) * 2008-03-20 2013-04-30 Univ Yale Spiral wound membrane module for forward osmotic use
US7695624B2 (en) 2008-06-09 2010-04-13 Otv Sa Method and system for treating water and utilizing a membrane filtering system
US20110155665A1 (en) 2008-06-11 2011-06-30 The Regents Of The University Of California Method and System for High Recovery Water Desalting
GB2464956A (en) 2008-10-31 2010-05-05 Apaclara Ltd Water purification method using a field separable osmotic agent
SG170106A1 (en) 2008-11-28 2011-04-29 Kobelco Eco Solutions Co Ltd Method and apparatus for generating fresh water, and method and apparatus for desalinating sea water
US20100155333A1 (en) 2008-12-18 2010-06-24 Chevron U.S.A., Inc. Process for dewatering an aqueous organic solution
US20100163471A1 (en) 2008-12-30 2010-07-01 Irving Elyanow Water desalination plant and system for the production of pure water and salt
WO2011004303A1 (en) 2009-07-09 2011-01-13 I.D.E. Technologies Ltd. A desalination system
JP2011083663A (ja) * 2009-10-13 2011-04-28 Fujifilm Corp 水浄化装置及び水浄化方法
KR101144316B1 (ko) 2009-10-28 2012-05-11 한국건설기술연구원 정삼투와 역삼투 조합형 막분리 하폐수 고도처리장치와, 상기 하폐수 고도처리를 위한 막분리공정 제어장치 및 제어방법
AU2010319846B2 (en) * 2009-10-28 2015-05-28 Oasys Water LLC Forward osmosis separation processes
WO2011053794A2 (en) 2009-10-30 2011-05-05 Oasys Water, Inc. Osmotic separation systems and methods
US20110155666A1 (en) 2009-12-30 2011-06-30 Chevron U.S.A. Inc. Method and system using hybrid forward osmosis-nanofiltration (h-fonf) employing polyvalent ions in a draw solution for treating produced water
US20130001162A1 (en) 2011-06-28 2013-01-03 Victor Yangali-Quintanilla Apparatus, System, and Method for Forward Osmosis in Water Reuse

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0663362A (ja) * 1992-08-24 1994-03-08 Kurita Water Ind Ltd 膜分離装置
US5403490A (en) * 1992-11-23 1995-04-04 Desai; Satish Process and apparatus for removing solutes from solutions
KR100697563B1 (ko) * 2005-11-25 2007-03-23 서희동 해양 심층수로부터 청정소금, 조염, 미네랄염 및 간수의제조방법
JP2008100219A (ja) * 2006-09-22 2008-05-01 Toray Ind Inc 脱塩方法及び脱塩装置

Also Published As

Publication number Publication date
SA110320023B1 (ar) 2014-06-25
US10315163B2 (en) 2019-06-11
AU2010313335B2 (en) 2016-04-14
CN102740954A (zh) 2012-10-17
CN104056551A (zh) 2014-09-24
IL219332A (en) 2016-07-31
CL2012001146A1 (es) 2012-08-10
US9266065B2 (en) 2016-02-23
KR20120112432A (ko) 2012-10-11
US20120267306A1 (en) 2012-10-25
SG10201406756QA (en) 2014-12-30
KR101749158B1 (ko) 2017-07-04
MX2012004989A (es) 2012-06-12
BR112012010015A2 (pt) 2016-05-24
US20160206997A1 (en) 2016-07-21
EP2493595A4 (en) 2016-08-03
JP5887273B2 (ja) 2016-03-16
CN104056551B (zh) 2017-04-12
EP2493595A2 (en) 2012-09-05
EA201290251A1 (ru) 2012-11-30
CN102740954B (zh) 2014-05-07
CA2779831A1 (en) 2011-05-05
JP2016104483A (ja) 2016-06-09
AU2010313335A2 (en) 2012-05-31
IL219332A0 (en) 2012-06-28
WO2011053794A2 (en) 2011-05-05
AU2010313335A1 (en) 2012-05-10
WO2011053794A3 (en) 2011-10-06
JP2013509298A (ja) 2013-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10315163B2 (en) Osmotic separation systems and methods
JP5992998B2 (ja) 浸透分離システムおよび方法
JP5913113B2 (ja) 正浸透分離方法
JP2013509298A5 (ru)
CN101327407B (zh) 一种液体蒸发浓缩设备与方法
US20130112603A1 (en) Forward osmotic desalination device using membrane distillation method
US10384967B2 (en) Water treatment systems and methods

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU