EA026481B1 - Опреснительная система и способ опреснения - Google Patents
Опреснительная система и способ опреснения Download PDFInfo
- Publication number
- EA026481B1 EA026481B1 EA201490498A EA201490498A EA026481B1 EA 026481 B1 EA026481 B1 EA 026481B1 EA 201490498 A EA201490498 A EA 201490498A EA 201490498 A EA201490498 A EA 201490498A EA 026481 B1 EA026481 B1 EA 026481B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- water
- enriched
- reverse osmosis
- membrane
- osmosis membrane
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 215
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 192
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims abstract description 115
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 84
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 80
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 claims abstract description 26
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 claims abstract description 25
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 116
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims description 102
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 claims description 48
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 47
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 39
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 8
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 2
- 235000012206 bottled water Nutrition 0.000 claims 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 25
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009287 sand filtration Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- 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
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
- B01D61/026—Reverse osmosis; Hyperfiltration comprising multiple reverse osmosis steps
-
- 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
- B01D61/06—Energy recovery
-
- 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
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
- B01D61/145—Ultrafiltration
-
- 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
- B01D61/58—Multistep processes
-
- 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
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
-
- 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
- C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
- C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
- C02F3/1273—Submerged membrane bioreactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
- B01D2317/02—Elements in series
- B01D2317/022—Reject series
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
- B01D2317/02—Elements in series
- B01D2317/025—Permeate series
-
- 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
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
-
- 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
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
-
- 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
- C02F2303/10—Energy recovery
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
- C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
-
- 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
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
-
- 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
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)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Activated Sludge Processes (AREA)
Abstract
В опреснительную систему по изобретению, в которой получают воду для промышленного применения и питьевую воду из морской воды и сточной воды, включены очищающее устройство, которое очищает сточную воду путем отделения от нее активированного ила; первая обратноосмотическая мембрана, которая отделяет соль от потока, выходящего из очищающего устройства, путем переноса вышеупомянутой соли в первую обогащенную воду, получая при этом воду для промышленного применения; ультрафильтрационная мембрана, через которую проходит морская вода и которая отделяет твердые частицы от вышеупомянутой морской воды; вторая обратноосмотическая мембрана, которая отделяет соль от обработанного потока, выходящего из ультрафильтрационной мембраны, путем переноса вышеупомянутой соли во вторую обогащенную воду, производя питьевую воду; перемешивающее устройство, в которое направляют для перемешивания вторую обогащенную воду из второй обратноосмотической мембраны и первую обогащенную воду из первой обратноосмотической мембраны; и третья обратноосмотическая мембрана, отделяющая соль от жидкой смеси, перемешиваемой перемешивающим устройством, путем переноса вышеупомянутой соли в третью обогащенную воду, получая воду для промышленного применения.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе опреснения морской воды и очистки сточной воды, а также к способу опреснения морской воды и очистки сточной воды.
Уровень техники
В настоящее время, вследствие роста населения и широкого промышленного развития во всем мире, включая развивающиеся страны, возникли определенные потребности в производстве пресной воды, используемой в качестве питьевой воды и промышленной воды, в пустынных областях и т.п.
Ранее была разработана опреснительная система 8100, представленная на фиг. 5, в качестве системы для опреснения морской воды и сточной воды.
Производство очищенной воды 8101 (промышленной воды) с использованием сточной воды в опреснительной системе 8100 осуществляют следующим образом. В данном случае, концентрация соли в сточной воде составляет приблизительно 0,1%.
Сточная вода поступает по водопроводу под действием насоса р101 в мембранный биореактор (МВК) 101, причем активированный ил или аналогичное твердое содержимое сточной воды отделяется мембранным биореактором 101; затем пропущенная через мембранный биореактор вода, которая прошла через мембранный биореактор 101, поступает по водопроводу под действием насоса р102 на обратноосмотическую (КО) мембрану 102 низкого давления.
При этом пропущенная через мембранный биореактор вода, которая прошла через мембранный биореактор 101, имеет концентрацию соли, составляющую приблизительно 0,1%, которая является низкой; таким образом, в качестве обратноосмотической мембраны используют обратноосмотическую мембрану 102 низкого давления, которая представляет собой обратноосмотическую мембрану низкого давления, составляющего приблизительно от 1 до 2 МПа.
При пропускании через обратноосмотическую мембрану 102 низкого давления отделяется почти половина обогащенной воды 8104, содержащей примеси солей и т.п., и пропущенная через мембранный биореактор вода, поступающая по водопроводу под действием насоса р102, опресняется, и тогда получается промышленная вода из оставшейся половины очищенной воды 8101.
С другой стороны, обогащенная вода 8104, которая содержит примеси солей и т.п., отделяемая обратноосмотической мембраной 102 низкого давления, составляющая приблизительно 1/2 объема сточной воды и обогащенная до концентрации соли, составляющей приблизительно 0,2%, поступает по водопроводу от обратноосмотической мембраны 102 низкого давления в резервуар 104 для перемешивания.
Производство промышленной воды, которая представляет собой очищенную воду 8102, из морской воды в опреснительной системе 8100 осуществляют следующим образом. В данном случае, концентрация соли в морской воде составляет приблизительно от 3 до 4%.
Морская вода поступает по водопроводу на ультрафильтрационную мембрану 103 под действием насоса р103, и затем поступает по водопроводу в резервуар для перемешивания 104, причем отделение частиц осуществляет ультрафильтрационная мембрана 103. В резервуаре 104 для перемешивания пропущенная через ультрафильтрационную мембрану морская вода, которая прошла через данную ультрафильтрационную мембрану 103, и обогащенная вода 8104, которая составляет приблизительно 1/2 объема сточной воды, обогащенной из сточной воды посредством вышеупомянутой обратноосмотической мембраны 102 низкого давления, перемешиваются и затем поступают по водопроводу на обратноосмотическую мембрану промежуточного давления 105 под действием насоса р104.
Пропущенная через ультрафильтрационную мембрану морская вода, которая прошла через ультрафильтрационную мембрану 103, имеет концентрацию соли от 3 до 4%, однако она разбавляется обогащенной водой 8104, в которой концентрация соли составляет 0,2%; соответственно в качестве обратноосмотической мембраны 105 промежуточного давления используют обратноосмотическую мембрану промежуточного давления, которое составляет приблизительно от 3 до 5 МПа.
Из смешанной воды 8103, которая поступает по водопроводу из резервуара 104 для перемешивания на обратноосмотическую мембрану 105 промежуточного давления под действием насоса р104, при пропускании через обратноосмотическую мембрану 105 промежуточного давления отделяется приблизительно 1/2 в качестве соленой воды 8105, которая включает примеси солей и т.п., и остается приблизительно 1/2 как получаемая опресненная очищенная вода 8102 (промышленная вода). Другими словами, промышленная вода, получаемая из очищенной воды 8102, составляет по объему 1/2 морской воды плюс приблизительно 1/4 сточной воды.
С другой стороны, соленая вода 8105, которая обогащена до приблизительно двойной концентрации соли в смешанной воде 8103, включая примеси солей и т.п., отделенные посредством обратноосмотической мембраны 105 промежуточного давления, отделяется с обратноосмотической мембраны 105 промежуточного давления. Другими словами, соленая вода 8105 стекает в объеме 1/2 морской воды плюс приблизительно 1/4 сточной воды.
При этом энергия давления соленой воды 8105 регенерируется как вращательная энергия регенерирующим энергию устройством 106 и используется как источник мощности (источник энергии) передачи давления к обратноосмотической мембране 105 промежуточного давления части смешанной воды 8103, которая поступает обходным путем под действием насоса р104.
- 1 026481
В качестве еще одной традиционной опреснительной системы, существует опреснительная система 8200, представленная на фиг. 6.
Опреснительная система 8200 не направляет обогащенную воду §104 из сточной воды в опреснительной системе 8100 согласно фиг. 5 в резервуар 204 для перемешивания и независимо осуществляет опреснение сточной воды и опреснение морской воды.
В опреснительной системе 8200 морская вода с высокой концентрацией соли не разбавляется путем подачи сточной воды (обогащенной воды §104 из сточной воды на фиг. 5) резервуаром 204 для перемешивания; таким образом, используют обратноосмотическую мембрану 205 высокого давления, которая имеет высокую концентрацию соли, составляющую приблизительно от 3 до 4%, и работает при высоком давлении, составляющим приблизительно от 6 до 8 МПа.
Другая конфигурация является аналогичной опреснительной системе 8100 согласно фиг. 5; соответственно компоненты опреснительной системы 8100 представлены ссылочными позициями от 200, и их подробные описания не приведены.
В опреснительной системе 8200 сточную воду пропускают через обратноосмотическую мембрану 202 низкого давления и опресняют, и может быть получена промышленная вода, которая представляет собой очищенную воду 5201. составляющую приблизительно половину количества сточной воды. С другой стороны, морскую воду пропускают через обратноосмотическую мембрану 205 высокого давления и опресняют, и может быть получена питьевая вода, которая представляет собой очищенную воду §202, составляющую половину количества морской воды.
Традиционная опреснительная система 8100 (см. фиг. 5) имеет следующие преимущества по сравнению с опреснительной системой 8200 (см. фиг. 6).
Во-первых, в опреснительной системе 8100 на фиг. 5, сливаемая вода (обогащенная вода 5104), отделяемая в процессе опреснительного производства очищенной воды 5101 из сточной воды, используется в процессе опреснительного производства очищенной воды 5102 из морской воды, и, таким образом, существует преимущество возможного увеличения производимого количества очищенной воды из морской воды.
Более конкретно, в том случае, когда не используется сливаемая вода (обогащенная вода §104) из сточной воды, что касается очищенной воды из морской воды, можно получать больше промышленной воды как очищенной воды §102, не менее чем увеличенный объем, составляющий приблизительно половину сточной воды, вместо приблизительно половины объема морской воды.
Во-вторых, что касается морской воды (концентрация соли составляет приблизительно от 3 до 4%), добавляется обогащенная вода §104 (концентрация соли составляет приблизительно 0,2%) в обратноосмотической мембране 102 низкого давления сточной воды; таким образом, морская вода разбавляется и концентрация соли уменьшается. Таким образом, в том случае, когда не используется сливаемая вода (обогащенная вода §104) из сточной воды, потребовалась обратноосмотическая мембрана высокого давления, потому что морская вода имеет высокую концентрацию соли, однако, вследствие разбавления обогащенной водой §104, обратноосмотическая мембрана 105 промежуточного давления является достаточной, и мощность насоса р104 можно уменьшать по сравнению со случаем обратноосмотической мембраны высокого давления.
В данном случае, по сравнению с давлением пропускания обратноосмотической мембраны промежуточного давления, составляющим приблизительно от 3 до 5 МПа, давление пропускания обратноосмотической мембраны высокого давления составляет приблизительно от 6 до 8 МПа, и для пропускания через обратноосмотическую мембрану высокого давления требуется более высокая мощность (энергия), чем в случае обратноосмотической мембраны промежуточного давления.
При этом патентный документ 1 служит в качестве наиболее близкого аналога предшествующего уровня техники, который имеет отношение к настоящему изобретению.
Патентная литература.
Патентный документ 1 - 1Р 4481345 А.
Сущность изобретения
Проблемы, решаемые изобретением.
В данном случае, традиционная опреснительная система 8100, представленная на фиг. 5, имеет следующие проблемы.
Во-первых, обычно существует большая потребность в питьевой воде, однако невозможно производить питьевую воду из морской воды, чтобы смешивать часть сточной воды (обогащенной воды §104) в процессе опреснения морской воды. Во-вторых, хотя во многих случаях имеющееся количество морской воды, как правило, велико по сравнению с имеющимся количеством сточной воды, в том случае, когда велико имеющееся количество морской воды, уменьшается эффект добавления сточной воды в процессе опреснения морской воды.
Более конкретно, в том случае, когда велико имеющееся количество морской воды, даже если часть сточной воды вводить в процесс опреснения морской воды, ее количество по отношению к морской воде мало; таким образом, концентрация соли не уменьшается в такой значительной степени, и уменьшается эффект снижения давления пропускания на обратноосмотическую мембрану (соответствующую обрат- 2 026481 ноосмотической мембране 105 промежуточного давления на фиг. 5) для опреснения. В результате уменьшается эффект снижения мощности (энергии) для создания давления пропускания обратноосмотической мембраны. Кроме того, уменьшается также эффект повышения содержания воды в очищенной воде §102.
В-третьих, регенерирующее энергию устройство 106 проявляет повышенную эффективность в случаях высокого давления, однако поскольку используется обратноосмотическая мембрана 105 промежуточного давления, регенерирующее энергию устройство 106 не может работать в области высокой эффективности. Таким образом, оказывается затруднительным получение высокой степени регенерации энергии.
В-четвертых, с трудом можно сказать, что удобство эксплуатации является благоприятным, поскольку используются различные обратноосмотические мембраны, а именно обратноосмотическая мембрана 102 низкого давления 105 и обратноосмотическая мембрана промежуточного давления.
С учетом вышеупомянутого фактического положения, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить систему опреснения морской воды и способ опреснения морской воды, которые делают возможным производство питьевой воды из морской воды, а также повышение содержания воды в промышленной воде при низкой стоимости производства пресной воды.
Средства решения проблемы.
Для достижения вышеупомянутой цели предложена система опреснения морской воды и очистки сточной воды, которая согласно одному аспекту изобретения включает в себя очищающее устройство для приема сточной воды, отделения от нее активированного ила и очистки;
первую обратноосмотическую мембрану низкого давления для приема воды из очищающего устройства, отделения ее содержания соли и получения промышленной воды и первой обогащенной воды;
ультрафильтрационную мембрану для приема морской воды и отделения из нее частиц;
вторую обратноосмотическую мембрану высокого давления для приема воды, которая пропущена через ультрафильтрационную мембрану, и получения питьевой воды и второй обогащенной воды;
перемешивающее устройство для приема и перемешивания первой обогащенной воды и второй обогащенной воды;
третью обратноосмотическую мембрану высокого давления для приема смеси вод, перемешанных перемешивающим устройством, и получения промышленной воды и третьей обогащенной воды.
Система предпочтительно включает в себя по меньшей мере одно из первого регенерирующего энергию устройства для регенерации энергии давления второй обогащенной воды, генерируемой действием одного насоса, или второго регенерирующего энергию устройства для регенерации энергии давления третьей обогащенной воды, генерируемой действием другого насоса.
Согласно другому аспекту изобретения предложена система опреснения морской воды и очистки сточной воды, включающая в себя очищающее устройство для приема сточной воды, отделения от нее активированного ила и очистки;
ультрафильтрационную мембрану для приема морской воды и отделения из нее частиц;
первую обратноосмотическую мембрану высокого давления для приема воды, которая пропущена через ультрафильтрационную мембрану, и отделения ее содержания соли с получением питьевой воды и первой обогащенной воды;
перемешивающее устройство для приема и перемешивания первой обогащенной воды и воды из очищающего устройства;
вторую обратноосмотическую мембрану высокого давления для приема смеси вод, перемешанных перемешивающим устройством, и отделения ее содержания соли с получением промышленной воды и второй обогащенной воды.
Данная система также предпочтительно включает в себя по меньшей мере одно из первого регенерирующего энергию устройства для регенерации энергии давления первой обогащенной воды, генерируемой действием одного насоса, или второго регенерирующего энергию устройства для регенерации энергии давления второй обогащенной воды, генерируемой действием другого насоса.
Для достижения вышеупомянутой цели также предложен способ опреснения морской воды и очистки сточной воды с использованием указанной системы согласно первому аспекту изобретения, при этом способ включает направление сточной воды в очищающее устройство для отделения от нее активированного ила и очистки, и для направления воды из очищающего устройства в первую обратноосмотическую мембрану низкого давления для получения промышленной воды и первой обогащенной воды;
направление морской воды в ультрафильтрационную мембрану для отделения от нее частиц и для направления воды, пропущенной через ультрафильтрационную мембрану, во вторую обратноосмотическую мембрану высокого давления для получения питьевой воды и второй обогащенной воды;
направление первой обогащенной воды и второй обогащенной воды в перемешивающее устройство
- 3 026481 для перемешивания этих вод;
направление смеси вод, перемешанных перемешивающим устройством, в третью обратноосмотическую мембрану высокого давления для получения промышленной воды и третьей обогащенной воды.
Согласно способу предпочтительно осуществляют регенерацию, по меньшей мере, либо энергии давления второй обогащенной воды, генерируемой действием одного насоса, либо энергии давления третьей обогащенной воды, генерируемой действием другого насоса.
Соответственно предложен способ опреснения морской воды и очистки сточной воды с использованием системы согласно второму аспекту изобретения, при этом данный способ включает направление сточной воды в очищающее устройство для отделения от нее активированного ила и очистки, направление морской воды в ультрафильтрационную мембрану для отделения от нее частиц и для направления воды, пропущенной через ультрафильтрационную мембрану, в первую обратноосмотическую мембрану высокого давления для получения питьевой воды и первой обогащенной воды;
направление первой обогащенной воды и воды из очищающего устройства в перемешивающее устройство для перемешивания упомянутых вод; и направление смеси вод, перемешанных перемешивающим устройством, во вторую обратноосмотическую мембрану высокого давления для получения промышленной воды и второй обогащенной воды.
Согласно данному способу также предпочтительно осуществляют регенерацию, по меньшей мере, либо энергии давления первой обогащенной воды, генерируемой действием одного насоса, либо энергии давления второй обогащенной воды, генерируемой действием другого насоса.
Эффект изобретения
Система опреснения морской воды и способ опреснения морской воды согласно настоящему изобретению могут реализовать систему опреснения морской воды и способ опреснения морской воды, которые способны производить питьевую воду из морской воды, а также повышать содержание воды в промышленной воде при низкой стоимости производства пресной воды.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет принципиальную конфигурационную схему опреснительной системы согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;
фиг. 2 представляет принципиальную конфигурационную схему, иллюстрирующую опреснительную систему согласно варианту осуществления 2;
фиг. 3 представляет принципиальную конфигурационную схему, иллюстрирующую опреснительную систему согласно вариации 1;
фиг. 4 представляет принципиальную конфигурационную схему, иллюстрирующую опреснительную систему согласно вариации 2;
фиг. 5 представляет принципиальную конфигурационную схему, иллюстрирующую традиционную опреснительную систему;
фиг. 6 представляет принципиальную конфигурационную схему, иллюстрирующую другую традиционную опреснительную систему.
Варианты осуществления изобретения
Далее варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Вариант осуществления 1.
Фиг. 1 представляет принципиальную конфигурационную схему опреснительной системы согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
Опреснительная система 8 согласно варианту осуществления 1 включает мембранный биореактор (МВК) 1 для отделения активированного ила или аналогичного материала от сточной воды и очистки, а также обратноосмотическую мембрану 2 низкого давления для отделения примесей солей, ионов и т.п., содержащихся в сточной воде, и опреснения в целях производства промышленной воды §1 из сточной воды.
Мембранный биореактор 1 осуществляет разделение твердых и жидких фаз, отделяет активированный ил или подобные материалы (твердое содержимое, бактерии и т.п.) от сточной воды, а также осуществляет очистку.
Обратноосмотическая мембрана представляет собой полупроницаемую мембрану, которая пропускает воду, но с трудом пропускает низкомолекулярные вещества солей или подобные материалы и ионы. Обратноосмотическая мембрана 2 низкого давления представляет собой обратноосмотическую мембрану низкого давления для отделения солей или подобных материалов при давлении пропускания, составляющем приблизительно от 1 до 2 МПа, которое является относительно низким, поскольку концентрация соли сточной воды составляет приблизительно 0,1% и является низкой.
Кроме того, опреснительная система 8 включает ультрафильтрационную (ИР) мембрану 3 для отделения частиц, содержащихся в морской воде, и обратноосмотическую мембрану 4 высокого давления для отделения солей, содержащихся в морской воде, и примесей ионов и т.п., а также опреснения, для производства питьевой воды §2 из морской воды.
- 4 026481
Ультрафильтрационная мембрана 3 осуществляет разделение молекул по уровням в зависимости от размера пор мембраны и размера молекул отделяемых веществ в морской воде и отделяет вещества, которые подлежат исключению.
Обратноосмотическая мембрана 4 высокого давления представляет собой обратноосмотическую мембрану высокого давления для отделения солей или подобных материалов при относительно высоком давлении пропускания, составляющем приблизительно от 6 до 8 МПа, поскольку концентрация соли в морской воде составляет приблизительно от 3 до 4%.
Кроме того, чтобы производить промышленную воду §3 из морской воды, в дополнение к вышеупомянутой ультрафильтрационной мембране 3 и обратноосмотической мембране 4 высокого давления, опреснительная система 8 включает резервуар 5 для перемешивания, в котором перемешиваются обогащенная морской водой вода §7, содержащая соли и примеси ионов или подобные материалы, отделенные обратноосмотической мембраной 4 высокого давления, и обогащенная сточной водой вода §6, содержащая соли и примеси ионов или подобные материалы, отделенные обратноосмотической мембраной 2 низкого давления, и обратноосмотическую мембрану 6 высокого давления, которая отделяет соли и примеси ионов или подобные материалы, содержащиеся в текучей смеси из резервуара 5 для перемешивания, и осуществляет опреснение.
Обратноосмотическая мембрана 6 высокого давления опресняет текучую смесь обогащенной морской водой воду §7, в которой концентрация соли, составляющая приблизительно 6 до 8%, почти в два раза превышает концентрацию соли в морской воде, и обогащенной сточной водой воду §6, в которой концентрация соли, составляющая приблизительно 0,2%, почти в два раза превышает концентрацию соли в сточной воде, и, таким образом, представляет собой обратноосмотическую мембрану высокого давления для отделения солей или подобных материалов при относительно высоком давлении пропускания, составляющем приблизительно от 6 до 8 МПа. При этом обогащенная морской водой вода §7, в которой концентрация соли составляет приблизительно от 6 до 8%, что почти в два раза превышает концентрацию соли в морской воде, разбавляется путем добавления обогащенной сточной водой воды §6, в которой концентрация соли составляет приблизительно 0,2%, и концентрация соли уменьшается.
Далее описан процесс опреснительного производства промышленной воды §1 из сточной воды в опреснительной системе 8.
Сточная вода поступает по водопроводу в мембранный биореактор 1 под действием насоса р1 и проходит через мембранный биореактор 1, и хлопья активированного ила, бактерии и подобные материалы отделяются от сточной воды. Пропущенная через мембранный биореактор вода §5а из сточной воды, которая прошла через мембранный биореактор 1, поступает по водопроводу на обратноосмотическую мембрану 2 низкого давления под действием насоса р2, и обогащенная сточной водой вода §6, содержащая примеси солей, ионов или подобных материалов, отделяется и опресняется путем пропускания через обратноосмотическую мембрану 2 низкого давления, и в результате получается промышленная вода §1.
Можно получить промышленную воду §1 в количестве, составляющем приблизительно половину количества сточной воды, в то время как остальное количество сточной воды, скажем, приблизительно половина сточной воды отделяется в виде обогащенной сточной водой воды §6, содержащей примеси солей, ионов или подобных материалов.
Обогащенная сточной водой вода §6, в которой содержатся примеси солей, ионов или подобных материалов, отделяется обратноосмотической мембраной 2 низкого давления, обогащается до концентрации соли, составляющей приблизительно 0,2%, и поступает по водопроводу от обратноосмотической мембраны 2 низкого давления в резервуар 5 для перемешивания.
Далее описан процесс опреснительного производства питьевой воды §2 и промышленной воды §3, которые представляют собой продукты очистки морской воды в опреснительной системе 8.
Морская вода поступает по водопроводу на ультрафильтрационную мембрану 3 под действием насоса р3, и частицы, содержащиеся в морской воде, отделяются путем пропускания через ультрафильтрационную мембрану 3. После этого пропущенная через ультрафильтрационную мембрану морская вода §5Ь, от которой содержащиеся в морской воде частицы были отделены ультрафильтрационной мембраной 3, поступает по водопроводу на обратноосмотическую мембрану 4 высокого давления под действием насоса р4. Из пропущенной через ультрафильтрационную мембрану морской воды §5Ь, которая прошла через ультрафильтрационную мембрану 3, при пропускании через обратноосмотическую мембрану 4 высокого давления отделяется почти половина как обогащенная морской водой вода §7, содержащая примеси солей, ионов или подобных материалов, а оставшаяся половина получается как опресненная питьевая вода §2.
С другой стороны, обогащенную морской водой воду §7, в которой концентрация соли составляет от 6 до 8% и которая составляет приблизительно половину объема морской воды, которая отделяется обратноосмотической мембраной 4 высокого давления, перемешивают и разбавляют в резервуаре 5 для перемешивания, используя обогащенную сточной водой воду §6, в которой концентрация соли составляет приблизительно 0,2%, и которая составляет приблизительно половину объема сточной воды, отделенной обратноосмотической мембраной 2 низкого давления, и в результате этого уменьшается концентра- 5 026481 ция соли, составляющая приблизительно от 6 до 8%.
Текучая смесь с пониженной концентрацией солей обогащенной морской водой воды §7 и обогащенной сточной водой воды §6 поступает по водопроводу на обратноосмотическую мембрану 6 высокого давления под действием насоса р5.
Из текучей смеси обогащенной сточной водой воды §6 и обогащенной морской водой воды §7 из резервуара 5 для перемешивания путем пропускания через обратноосмотическую мембрану 6 высокого давления почти половина отделяется как соленая вода §9, содержащая примеси солей, ионов или подобных материалов, а оставшаяся половина производится как опресненная промышленная вода §3.
Опреснительная система 8 согласно варианту осуществления 1 обеспечивает следующие эффекты.
1. Сточная вода не смешивается в процессе опреснения морской воды, и в результате этого можно производить питьевую воду §2, удовлетворяющую высоким требованиям.
2. Обогащенная сточной водой вода §6 из соленой воды, которая отделяется в процессе опреснения сточной воды, добавляется к обогащенной морской водой воде §7 из соленой воды, которая отделяется в процессе опреснения морской воды, и производится промышленная вода §3; соответственно можно увеличивать производимое всей опреснительной системой 8 количество пресной воды в виде промышленной воды.
Например, в опреснительной системе 8 согласно варианту осуществления 1 предусмотрено опреснение сточной воды, составляющей количество 2 (объем 2), и морской воды, составляющей количество 2 (объем 2).
Промышленную воду §1 в количестве 1 можно получать путем пропускания через обратноосмотическую мембрану 2 низкого давления сточной воды в количестве 2. С другой стороны, питьевую воду §2 в количестве 1 можно производить путем пропускания через обратноосмотическую мембрану 4 высокого давления морской воды в количестве 2. Кроме того, путем перемешивания обогащенной морской водой воды §7 в количестве 1, отделенной обратноосмотической мембраной 4 высокого давления, и обогащенной сточной водой воды §6 в количестве 1, отделенной обратноосмотической мембраной 2 низкого давления, и пропускания через обратноосмотическую мембрану 6 высокого давления в качестве воды получается промышленная вода §3 в количестве 1.
В результате в опреснительной системе 8 согласно варианту осуществления 1 можно получать питьевую воду §2 в количестве 1 и промышленную воду §1, §3 в количестве 2 из сточной воды в количестве 2 и морской воды в количестве 2.
В том случае, когда сточная вода в количестве 2 и морская вода в количестве 2 в одинаковых условиях опресняются в опреснительной системе 8100 согласно традиционному примеру 1, представленному на фиг. 5, это осуществляется следующим образом.
Как представлено на фиг. 5, сточная вода в количестве 2 опресняется обратноосмотической мембраной 102 низкого давления, и производится промышленная вода (очищенная вода §101) в количестве 1. Кроме того, обогащенная вода §104 из сточной воды в количестве 1 добавляется к морской воде в количестве 2 в резервуаре 104 для перемешивания, и, таким образом, путем пропускания через обратноосмотическую мембрану 105 промежуточного давления, производится морская вода в количестве 2 и промышленная вода (очищенная вода §102) в количестве 1,5 от половины обогащенной воды §104 из сточной воды в количестве 1.
Таким образом, в опреснительной системе §100 согласно традиционному примеру 1 можно производить очищенную воду §101 в количестве 1 и очищенную воду §102 в количестве 1,5, и в сумме получается промышленная вода в количестве 2,5.
Соответственно при сравнении опреснительной системы 8 согласно варианту осуществления 1 и опреснительной системы 8100 согласно традиционному примеру 1 опреснительная система 8 согласно варианту осуществления 1 может производить больше питьевой воды в количестве 0,5. При этом в опреснительной системе 8100 на фиг. 5 можно производить только промышленную воду в количестве 2,5, однако опреснительная система 8 согласно варианту осуществления 1 имеет преимущество, заключающееся в способности производить питьевую воду в количестве 1 в дополнение к промышленной воде в количестве 2.
Кроме того, в случае опреснения сточной воды в количестве 2 и морской воды в количестве 2 в одинаковых условиях согласно традиционному примеру 2 посредством опреснительной системы 8200, представленной на фиг. 6, это осуществляется следующим образом.
Сточная вода в количестве 2 опресняется путем пропускания через обратноосмотическую мембрану 202 низкого давления, как представлено на фиг. 6, и может быть получена промышленная вода (очищенная вода §201) в количестве 1. С другой стороны, морская вода в количестве 2 опресняется путем пропускания через обратноосмотическую мембрану 205 высокого давления 5, и может быть получена питьевая вода (очищенная вода §202) в количестве 1.
Таким образом, в том случае, когда используется сточная вода в количестве 2 и морская вода в количестве 2, при сравнении опреснительной системы 8 согласно варианту осуществления 1 и опреснительной системы 8200 согласно традиционному примеру 2, опреснительная система 8 согласно варианту осуществления 1 может производить больше промышленной воды в количестве 1.
- 6 026481
3. Опреснительная система δ (см. фиг. 1) может гибко соответствовать изменению требований к промышленной воде, например, путем прерывания или регулирования использования обогащенной сточной водой воды 8б. Таким образом, можно производить промышленную воду согласно требованиям и соответствовать изменению спроса на промышленную воду.
4. В опреснительной системе δ обогащенную морской водой воду 87, в которой концентрация соли составляет приблизительно от б до 8%, разбавляют в резервуаре для перемешивания 5, используя обогащенную сточной водой воду 8б, в которой концентрация соли составляет приблизительно 0,2%; соответственно концентрация соли уменьшается. Таким образом, можно использовать обратноосмотическую мембрану б высокого давления такого же типа, как обратноосмотическая мембрана 4 высокого давления, на стороне ниже по потоку относительно обогащенной морской водой воды 87.
Чем выше концентрация соли, тем выше давление, которое требуется использовать в обратноосмотической мембране; соответственно чем выше концентрация соли, тем более высокая мощность требуется для источника давления. Таким образом, в случае обогащенной морской водой воды 87, в которой концентрация соли составляет приблизительно от б до 8%, требуется использовать обратноосмотическую мембрану сверхвысокого давления, а также требуется источник мощности для создания сверхвысокого давления, однако в опреснительной системе δ согласно варианту осуществления 1 обогащенная морской водой вода 87, в которой концентрация соли составляет приблизительно от б до 8%, разбавляют, используя обогащенную сточной водой воду 8б, в которой концентрация соли составляет приблизительно 0,2%, и, таким образом, можно использовать обратноосмотическую мембрану высокого давления, и становится возможным уменьшение мощности.
5. Кроме того, обратноосмотические мембраны 4 и б высокого давления относятся к одинаковому типу, и, таким образом, их легко обслуживать, и их удобство эксплуатации является благоприятным. Соответственно эксплуатация и обслуживание опреснительной системы δ имеют большие преимущества.
Вариант осуществления 2.
Фиг. 2 представляет принципиальную конфигурационную схему, иллюстрирующую опреснительную систему согласно варианту осуществления 2.
Опреснительная система 2δ согласно варианту осуществления 2 имеет конфигурацию, в которой отсутствует (не установлена) обратноосмотическая мембрана 2 низкого давления опреснительной системы δ согласно варианту осуществления 1. Эта конфигурация представляет собой конфигурацию, которая является аналогичной опреснительной системе δ согласно варианту осуществления 1, и, таким образом, одинаковые компоненты представлены одинаковыми ссылочными позициями, и подробное описание не приводится.
В опреснительной системе 2δ сточная вода поступает по водопроводу в мембранный биореактор 1 под действием насоса р1 и проходит через мембранный биореактор 1, при этом хлопья активированного ила, бактерии и подобные материалы отделяются от сточной воды. После этого пропущенная через мембранный биореактор вода 822, которая прошла через мембранный биореактор 1, поступает по водопроводу в резервуар 5 для перемешивания.
В резервуаре 5 для перемешивания, пропущенная через мембранный биореактор вода 822, а также прошедшая через ультрафильтрационную мембрану 3 и отделенная обратноосмотической мембраной 4 высокого давления обогащенная морской водой вода 87, перемешиваются и затем поступают по водопроводу на обратноосмотическую мембрану б высокого давления под действием насоса р5.
Здесь в резервуаре 5 для перемешивания обогащенная морской водой вода 87, в которой концентрация соли составляет приблизительно от б до 8%, разбавляется добавлением пропущенной через мембранный биореактор воды 822, в которой концентрация соли составляет приблизительно 0,1%, и концентрация соли уменьшается.
Текучая смесь обогащенной морской водой воды 87 и пропущенной через мембранный биореактор воды 822 сжимается под действием насоса р5, и посредством пропускания через обратноосмотическую мембрану б высокого давления половина отделяется как соленая вода 823, содержащая примеси солей, ионов или подобных материалов, а оставшаяся половина производится как опресненная промышленная вода 821.
Согласно варианту осуществления 2 не устанавливается обратноосмотическая мембрана 2 низкого давления, предусмотренная вариантом осуществления 1, и, таким образом, не требуются расходы на производство и установку обратноосмотической мембраны 2 низкого давления, и становится возможным сокращение расходов.
Кроме того, обратноосмотические мембраны представляют собой обратноосмотические мембраны 4 и б высокого давления одинакового типа, и, таким образом, их легко обслуживать, и дополнительно повышается удобство эксплуатации. Соответственно становится более благоприятным осуществление обслуживания.
При этом опреснительная система δ согласно варианту осуществления 1 обеспечивает аналогичные эффекты.
- 7 026481
Вариация 1.
Фиг. 3 представляет принципиальную конфигурационную схему, иллюстрирующую опреснительную систему согласно вариации 1.
Опреснительная система 3 8 согласно вариации 1 изготовлена в конфигурации, предусматривающей повторно использование мощности за счет установки регенерирующих энергию устройств 34 и 36, расположенных соответственно ниже относительно отделяемого потока обратноосмотических мембран 4 и 6 высокого давления опреснительной системы 8 согласно варианту осуществления 1.
Эта конфигурация представляет собой конфигурацию, которая является аналогичной опреснительной системе 8 согласно варианту осуществления 1, и, таким образом, одинаковые компоненты представлены одинаковыми ссылочными позициями, и подробное описание не приводится.
В опреснительной системе 38 обогащенная морской водой вода 87, отделенная обратноосмотической мембраной 4 высокого давления, сжимается до высокого давления под действием насоса р4 и в результате этого имеет высокую энергию давления.
Таким образом, в опреснительной системе 38 регенерирующее энергию устройство 34 предусмотрено в канале течения обогащенной морской водой воды 87 от обратноосмотической мембраны 4 высокого давления.
В регенерирующем энергию устройстве 34 энергия давления обогащенной морской водой воды 87, отделенной обратноосмотической мембраной 4 высокого давления, регенерируется как вращательная энергия, затем проходит, обходя насос р4, после прохождения через ультрафильтрационную мембрану 3 как мощность и используется как мощность для переноса под давлением через ультрафильтрационную мембрану морской воды 831 на обратноосмотическую мембрану 4 высокого давления.
Аналогичным образом, соленая вода (обогащенная морской водой вода) 89, отделенная обратноосмотической мембраной 6 высокого давления, имеет высокую энергию давления, поскольку она сжимается до высокого давления под действием насоса р5.
Таким образом, в опреснительной системе 38 регенерирующее энергию устройство 36 предусмотрено в канале, по которому течет соленая вода (обогащенная морской водой вода) 89 от обратноосмотической мембраны 6 высокого давления.
В регенерирующем энергию устройстве 36 энергия давления соленой воды (обогащенной морской водой воды) 89 регенерируется как вращательная энергия, затем она передается проходящей через резервуар для перемешивания воде 832, которая течет, обходя насос р5, после смешивания в резервуаре 5 для перемешивания, и используется как мощность для переноса под давлением через резервуар для перемешивания воды 832, проходящей на обратноосмотическую мембрану 6 высокого давления.
В опреснительной системе 38 согласно вариации 1 регенерирующее энергию устройство 34 предусмотрено в канале последующего течения обогащенной морской водой воды 87 высокого давления в отделяемом потоке от обратноосмотической мембраны 4 высокого давления, а также регенерирующее энергию устройство 36 предусмотрено в канале последующего течения соленой воды (обогащенной морской водой воды) 89 высокого давления в отделяемом потоке от обратноосмотической мембраны 6 высокого давления.
Регенерирующие энергию устройства 34 и 36 могут регенерировать энергию давления обогащенной морской водой воды 87 высокого давления и соленой воды 89 соответственно как вращательную энергию, и в результате этого ее можно использовать в условиях высокой эффективности.
Таким образом, становится возможным уменьшение мощности (энергии) опреснительной системы 8 согласно варианту осуществления 1, а также становится возможным достижение энергосбережения.
Вариация 2.
Фиг. 4 представляет принципиальную конфигурационную схему, иллюстрирующую опреснительную систему согласно вариации 2.
Опреснительная система 48 согласно вариации 2 предусматривает регенерирующие энергию устройства 44 и 46 ниже по потоку относительно потоков (841, 842), отделяемых обратноосмотическими мембранами 4 и 6 высокого давления, в опреснительной системе 28 согласно варианту осуществления 2, аналогично вариации 1.
Эта конфигурация представляет собой конфигурацию, которая является аналогичной опреснительной системе 28 согласно варианту осуществления 2, и, таким образом, одинаковые компоненты представлены одинаковыми ссылочными позициями, и подробное описание не приводится.
Опреснительная система 48 согласно вариации 2 способна регенерировать энергию давления обогащенной морской водой воды 87 и соленой воды 823 как вращательную энергию соответственно в регенерирующих энергию устройствах 44 и 46, и можно обеспечивать соответственно мощность для переноса под давлением морской воды 841 через ультрафильтрационную мембрану и воды 842 через резервуар для перемешивания.
В опреснительной системе 38 согласно вариации 2 становится возможным уменьшение мощности (энергии) опреснительной системы 28 согласно варианту осуществления 2 и достижение энергосбережения.
- 8 026481
Другие варианты осуществления.
В данном случае, вариация 1 представляет собой пример случая, в котором установлены оба регенерирующие энергию устройства 34 и 36, однако в конструкции может быть предусмотрена установка любого из регенерирующих энергию устройств 34 и 36. Аналогичным образом, вариация 2 представляет собой пример случая, в котором установлены оба регенерирующие энергию устройства 44 и 46, однако в конструкции может быть предусмотрена установка любого из регенерирующих энергию устройств 44 и 46.
Кроме того, вариация 1 представляет собой пример случая, в котором мощность, регенерированная в регенерирующих энергию устройствах 34 и 36, используется как мощность для переноса под давлением морской воды в31 через ультрафильтрационную мембрану и потока воды 532 через резервуар для перемешивания соответственно, однако ее можно использовать и для другой цели. Аналогичным образом, вариация 2 представляет собой пример случая, в котором мощность, регенерированная в регенерирующих энергию устройствах 44 и 46, используется как мощность для переноса под давлением морской воды 541 через ультрафильтрационную мембрану и потока воды 542 через резервуар для перемешивания соответственно, однако ее можно использовать и для другой цели.
При этом в вышеупомянутых вариантах осуществления и вариациях мембранный биореактор представлен в качестве примера очищающего устройства для отделения активированного ила от сточной воды и очистки; однако можно использовать очищающее устройство, которое отличается от мембранного биореактора 1, такое как устройство, осуществляющее механическое отстаивание, песчаную фильтрацию, дезинфекцию или подобный способ.
Кроме того, численные значения, используемые в описании вышеупомянутых вариантов осуществления и вариаций, представляют один пример, которым не должны ограничиваться данные численные значения.
Перечень ссылочных позиций.
- Мембранный биореактор (очищающее устройство),
- обратноосмотическая мембрана низкого давления (первая обратноосмотическая мембрана),
- ультрафильтрационная мембрана,
- обратноосмотическая мембрана высокого давления (вторая обратноосмотическая мембрана, первая обратноосмотическая мембрана),
- резервуар для перемешивания (перемешивающее устройство),
- обратноосмотическая мембрана высокого давления (третья обратноосмотическая мембрана, вторая обратноосмотическая мембрана),
- регенерирующее энергию устройство (первое регенерирующее энергию устройство),
- регенерирующее энергию устройство (второе регенерирующее энергию устройство),
- регенерирующее энергию устройство (первое регенерирующее энергию устройство),
- регенерирующее энергию устройство (второе регенерирующее энергию устройство),
- опреснительная система (система опреснения морской воды),
51, 53 - промышленная вода,
- питьевая вода,
- промышленная вода,
55Ь - пропущенная через ультрафильтрационную мембрану морская вода (обработанная вода),
- обогащенная сточной водой вода (первая обогащенная вода),
- обогащенная морской водой вода (вторая обогащенная вода, первая обогащенная вода),
- соленая вода (третья обогащенная вода),
521 - промышленная вода,
522 - пропущенная через мембранный биореактор вода (обработанная вода),
523 - соленая вода (вторая обогащенная вода).
Claims (8)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Система опреснения морской воды и очистки сточной воды, включающая очищающее устройство для приема сточной воды, отделения от нее активированного ила и очистки;первую обратноосмотическую мембрану низкого давления для приема воды из очищающего устройства, отделения ее содержания соли и получения промышленной воды и первой обогащенной воды;ультрафильтрационную мембрану для приема морской воды и отделения из нее частиц;вторую обратноосмотическую мембрану высокого давления для приема воды, которая пропущена через ультрафильтрационную мембрану, и получения питьевой воды и второй обогащенной воды;перемешивающее устройство для приема и перемешивания первой обогащенной воды и второй обогащенной воды;третью обратноосмотическую мембрану высокого давления для приема смеси вод, перемешанных перемешивающим устройством, и получения промышленной воды и третьей обогащенной воды.
- 2. Система по п.1, включающая по меньшей мере одно из первого регенерирующего энергию устройства для регенерации энергии давления второй обогащенной воды, генерируемой действием одного насоса (р4), или второго регенерирующего энергию устройства для регенерации энергии давления третьей обогащенной воды, генерируемой действием другого насоса (р5).
- 3. Система опреснения морской воды и очистки сточной воды, включающая очищающее устройство для приема сточной воды, отделения от нее активированного ила и очистки;ультрафильтрационную мембрану для приема морской воды и отделения из нее частиц;первую обратноосмотическую мембрану высокого давления для приема воды, которая пропущена через ультрафильтрационную мембрану, и отделения ее содержания соли с получением питьевой воды и первой обогащенной воды;перемешивающее устройство для приема и перемешивания первой обогащенной воды и воды из очищающего устройства;вторую обратноосмотическую мембрану высокого давления для приема смеси вод, перемешанных перемешивающим устройством, и отделения ее содержания соли с получением промышленной воды и второй обогащенной воды.
- 4. Система по п.3, включающая по меньшей мере одно из первого регенерирующего энергию устройства для регенерации энергии давления первой обогащенной воды, генерируемой действием одного насоса (р4), или второго регенерирующего энергию устройства для регенерации энергии давления второй обогащенной воды, генерируемой действием другого насоса (р5).
- 5. Способ опреснения морской воды и очистки сточной воды с использованием системы по п.1 или 2, включающий направление сточной воды в очищающее устройство для отделения от нее активированного ила и очистки, и для направления воды из очищающего устройства в первую обратноосмотическую мембрану низкого давления для получения промышленной воды и первой обогащенной воды;направление морской воды в ультрафильтрационную мембрану для отделения от нее частиц и для направление воды, пропущенной через ультрафильтрационную мембрану, во вторую обратноосмотическую мембрану высокого давления для получения питьевой воды и второй обогащенной воды;направление первой обогащенной воды и второй обогащенной воды в перемешивающее устройство для перемешивания этих вод;направление смеси вод, перемешанных перемешивающим устройством, в третью обратноосмотическую мембрану высокого давления для получения промышленной воды и третьей обогащенной воды.
- 6. Способ по п.5, в котором дополнительно осуществляют регенерацию, по меньшей мере, либо энергии давления второй обогащенной воды, генерируемой действием одного насоса (р4), либо энергии давления третьей обогащенной воды, генерируемой действием другого насоса (р5).
- 7. Способ опреснения морской воды и очистки сточной воды с использованием системы по п.3 или 4, включающий направление сточной воды в очищающее устройство для отделения от нее активированного ила и очистки;направление морской воды в ультрафильтрационную мембрану для отделения от нее частиц и для направления воды, пропущенной через ультрафильтрационную мембрану, в первую обратноосмотическую мембрану высокого давления для получения питьевой воды и первой обогащенной воды;направление первой обогащенной воды и воды из очищающего устройства в перемешивающее устройство для перемешивания упомянутых вод;направление смеси вод, перемешанных перемешивающим устройством, во вторую обратноосмотическую мембрану высокого давления для получения промышленной воды и второй обогащенной воды.
- 8. Способ по п.7, в котором дополнительно осуществляют регенерацию, по меньшей мере, либо- 10 026481 энергии давления первой обогащенной воды, генерируемой действием одного насоса (р4), либо энергии давления второй обогащенной воды, генерируемой действием другого насоса (р5).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011184648A JP5843522B2 (ja) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | 海水淡水化方法 |
| PCT/JP2012/070792 WO2013031543A1 (ja) | 2011-08-26 | 2012-08-16 | 海水淡水化システムおよび海水淡水化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201490498A1 EA201490498A1 (ru) | 2014-06-30 |
| EA026481B1 true EA026481B1 (ru) | 2017-04-28 |
Family
ID=47756037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201490498A EA026481B1 (ru) | 2011-08-26 | 2012-08-16 | Опреснительная система и способ опреснения |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (4) | US10005688B2 (ru) |
| JP (1) | JP5843522B2 (ru) |
| CN (2) | CN102951768B (ru) |
| EA (1) | EA026481B1 (ru) |
| SG (1) | SG2014003701A (ru) |
| TW (2) | TWI393678B (ru) |
| WO (1) | WO2013031543A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201308076B (ru) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103466753B (zh) * | 2013-08-29 | 2014-10-08 | 张英华 | 反渗透海水淡化及浓缩海水的方法 |
| SG11201602478WA (en) * | 2013-09-30 | 2016-05-30 | Toray Industries | Fresh water generation system and fresh water generation method |
| WO2016030939A1 (ja) * | 2014-08-25 | 2016-03-03 | 三菱重工業株式会社 | 水処理装置、及びその運転方法 |
| CN105417835A (zh) * | 2014-09-12 | 2016-03-23 | 深圳市嘉泉膜滤设备有限公司 | 一种污水处理及海水淡化的工艺方法 |
| US9895663B2 (en) * | 2015-09-09 | 2018-02-20 | Kuwait Institute For Scientific Research | Integrated reverse osmosis/pressure retarded osmosis system |
| JP2017124382A (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | 株式会社日立製作所 | 水処理システム |
| EP3674267A4 (en) * | 2017-08-22 | 2021-06-02 | Allflow Equipamentos Industriais E Comercio Ltda. | WASTEWATER REUSE SYSTEM FROM A REVERSE OSMOSIS FILTERING PROCESS AND WASTEWATER TREATMENT PROCESS |
| TN2018000039A1 (fr) * | 2018-01-24 | 2019-07-08 | Kontinental Water Africa | Optimisation du traitement des concentrats (otc) |
| CN108862689A (zh) * | 2018-08-28 | 2018-11-23 | 杭州德意电器股份有限公司 | 游艇及船用水过滤加热装置 |
| US10947143B2 (en) | 2019-04-01 | 2021-03-16 | Saline Water Conversion Corporation | Desalination brine concentration system and method |
| WO2021034332A1 (en) | 2019-08-22 | 2021-02-25 | Saline Water Conversion Corporation | Multi-valent ion concentration using multi-stage nanofiltration |
| US11806668B2 (en) | 2021-12-14 | 2023-11-07 | Saline Water Conversion Corporation | Method and system for extraction of minerals based on divalent cations from brine |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003285058A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 塩分含有水淡水化システム |
| JP2005279540A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Toray Eng Co Ltd | 淡水化装置 |
| JP4481345B1 (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-16 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 海水淡水化方法および海水淡水化装置 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU5608294A (en) | 1992-11-27 | 1994-06-22 | Global Water Technologies, Inc. | Desalinization system |
| US6508936B1 (en) * | 1997-10-01 | 2003-01-21 | Saline Water Conversion Corporation | Process for desalination of saline water, especially water, having increased product yield and quality |
| WO2003087569A1 (en) | 2002-04-04 | 2003-10-23 | Lunatech, Llc | Barge-mounted tidal-powered desalinization system |
| TW559567B (en) * | 2002-10-25 | 2003-11-01 | Shing-Jung Guo | Method and system for desalination sea water by membrane distillation |
| US20060065597A1 (en) | 2004-09-29 | 2006-03-30 | Sisyan, R.L. De C.V. | Hybrid, reverse osmosis, water desalinization apparatus and method with energy recuperation assembly |
| JP5383163B2 (ja) * | 2008-11-27 | 2014-01-08 | 三菱重工業株式会社 | 多段海水淡水化装置及び多段海水淡水化装置の運転制御方法 |
| CN102583803B (zh) * | 2008-11-28 | 2013-10-16 | 株式会社神钢环境舒立净 | 淡水生成方法、淡水生成装置、海水淡化方法和海水淡化装置 |
| US20120305459A1 (en) | 2009-07-21 | 2012-12-06 | Toray Industries, Inc. | Water producing system |
| EP2468685A4 (en) * | 2009-08-21 | 2013-03-13 | Toray Industries | FRESHWATER GENERATOR |
| US9309138B2 (en) | 2009-08-21 | 2016-04-12 | Toray Industries, Inc. | Fresh water production method |
| JP2011050843A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Metawater Co Ltd | 被処理水の淡水化方法および淡水化システム |
| US20110049048A1 (en) * | 2009-09-03 | 2011-03-03 | General Electric Company | Water purification system |
| SG178514A1 (en) * | 2009-09-08 | 2012-03-29 | Toray Industries | Fresh water production method and fresh water production device |
| MX2012004104A (es) | 2009-12-25 | 2012-05-29 | Toray Industries | Sistema de produccion de agua y metodo de operacion para el mismo. |
| JP4973822B1 (ja) * | 2012-02-22 | 2012-07-11 | 株式会社日立プラントテクノロジー | 海水淡水化システム |
| JP4973823B1 (ja) * | 2012-02-22 | 2012-07-11 | 株式会社日立プラントテクノロジー | 海水淡水化システム |
-
2011
- 2011-08-26 JP JP2011184648A patent/JP5843522B2/ja active Active
-
2012
- 2012-04-23 TW TW101126622A patent/TWI393678B/zh not_active IP Right Cessation
- 2012-04-23 TW TW101114362A patent/TW201309596A/zh unknown
- 2012-08-14 CN CN201210288321.7A patent/CN102951768B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-08-14 CN CN201410611958.4A patent/CN104326629B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-08-16 WO PCT/JP2012/070792 patent/WO2013031543A1/ja active Application Filing
- 2012-08-16 SG SG2014003701A patent/SG2014003701A/en unknown
- 2012-08-16 US US14/232,955 patent/US10005688B2/en active Active
- 2012-08-16 EA EA201490498A patent/EA026481B1/ru not_active IP Right Cessation
-
2013
- 2013-10-30 ZA ZA2013/08076A patent/ZA201308076B/en unknown
-
2017
- 2017-01-11 US US15/403,427 patent/US10071929B2/en active Active
- 2017-01-11 US US15/403,294 patent/US9988293B2/en active Active
- 2017-01-11 US US15/403,661 patent/US9988294B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003285058A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 塩分含有水淡水化システム |
| JP2005279540A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Toray Eng Co Ltd | 淡水化装置 |
| JP4481345B1 (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-16 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 海水淡水化方法および海水淡水化装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5843522B2 (ja) | 2016-01-13 |
| TW201249756A (en) | 2012-12-16 |
| US9988294B2 (en) | 2018-06-05 |
| EA201490498A1 (ru) | 2014-06-30 |
| CN102951768A (zh) | 2013-03-06 |
| CN104326629B (zh) | 2016-08-17 |
| TWI393678B (zh) | 2013-04-21 |
| US9988293B2 (en) | 2018-06-05 |
| US10005688B2 (en) | 2018-06-26 |
| TW201309596A (zh) | 2013-03-01 |
| CN104326629A (zh) | 2015-02-04 |
| US20140151283A1 (en) | 2014-06-05 |
| US20170121203A1 (en) | 2017-05-04 |
| ZA201308076B (en) | 2014-07-30 |
| US20170121202A1 (en) | 2017-05-04 |
| SG2014003701A (en) | 2014-03-28 |
| WO2013031543A1 (ja) | 2013-03-07 |
| US20170120195A1 (en) | 2017-05-04 |
| US10071929B2 (en) | 2018-09-11 |
| CN102951768B (zh) | 2015-04-01 |
| JP2013043155A (ja) | 2013-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA026481B1 (ru) | Опреснительная система и способ опреснения | |
| US8206589B2 (en) | Desalination system and method for integrated treatment of brackish concentrate and seawater | |
| US20110062079A1 (en) | Process for treating water by a nanofiltration or reverse osmosis membrane system enabling high conversion rates due to the elimination of organic matter | |
| US20120145634A1 (en) | High Efficiency Water Purification System | |
| US20130206697A1 (en) | Fresh Water Generating Apparatus and Fresh Water Generating Method | |
| JP4973823B1 (ja) | 海水淡水化システム | |
| JP2017012985A (ja) | 水処理システム及び水処理方法 | |
| WO2013031545A1 (ja) | 淡水化システムおよび淡水化方法 | |
| JP2010207805A (ja) | 淡水生成装置および淡水生成方法 | |
| RU2655995C1 (ru) | Способ опреснения воды (варианты) | |
| KR20200044244A (ko) | Fo/ro 기반의 다중수원 정수 방법 및 시스템 | |
| JP4973822B1 (ja) | 海水淡水化システム | |
| CN104125931A (zh) | 水处理装置及水处理方法 | |
| JP4941613B1 (ja) | 海水淡水化システム | |
| CN209853851U (zh) | 高cod高盐的污水处理末端出水膜分离回用系统 | |
| NL2021733B1 (en) | Method for the production of drinking water | |
| CN216890549U (zh) | 一种羽绒清洗废水的零排放处理系统 | |
| CN114656116B (zh) | 一种醇酯废水回用装置及方法 | |
| CN204897645U (zh) | 浓盐水减量化系统 | |
| WO2021061402A1 (en) | Water treatment system with membrane bioreactor, electrodialysis and reverse osmosis | |
| CN114804488A (zh) | 一种气化浓水的减量化处理装置及方法 |
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 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 |