EA036084B1 - Усовершенствованный способ обратного осмоса или нанофильтрации для очистки воды - Google Patents

Усовершенствованный способ обратного осмоса или нанофильтрации для очистки воды Download PDF

Info

Publication number
EA036084B1
EA036084B1 EA201891257A EA201891257A EA036084B1 EA 036084 B1 EA036084 B1 EA 036084B1 EA 201891257 A EA201891257 A EA 201891257A EA 201891257 A EA201891257 A EA 201891257A EA 036084 B1 EA036084 B1 EA 036084B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
chamber
feed
reverse osmosis
nanofiltration
feed water
Prior art date
Application number
EA201891257A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201891257A1 (ru
Inventor
Алекс Драк
Томер Ефрат
Рои Закен
Original Assignee
Ай.Ди.И. ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛТД.
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 Ай.Ди.И. ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛТД. filed Critical Ай.Ди.И. ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛТД.
Publication of EA201891257A1 publication Critical patent/EA201891257A1/ru
Publication of EA036084B1 publication Critical patent/EA036084B1/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
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/08—Apparatus therefor
    • 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
    • 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
    • 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
    • B01D61/027—Nanofiltration
    • 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
    • B01D61/04—Feed pretreatment
    • 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
    • B01D61/10—Accessories; Auxiliary operations
    • 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
    • B01D61/12—Controlling or regulating
    • 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
    • C02F1/441—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
    • 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
    • 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
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/04—Specific process operations in the feed stream; Feed pretreatment
    • 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
    • B01D2311/08—Specific process operations in the concentrate stream
    • 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
    • B01D2311/252—Recirculation of concentrate
    • B01D2311/2523—Recirculation of concentrate to feed side
    • 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
    • B01D2311/2623—Ion-Exchange
    • 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
    • B01D2311/2649—Filtration
    • 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
    • B01D2311/268—Water softening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/10—Specific supply elements
    • 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
    • C02F1/004—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance using large scale industrial sized filters
    • 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
    • C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • 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
    • C02F2209/03—Pressure
    • 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
    • C02F2209/05—Conductivity or salinity
    • 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
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/04—Flow arrangements
    • C02F2301/046—Recirculation with an external loop
    • 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
    • C02F2303/24—Separation of coarse particles, e.g. by using sieves or screens
    • 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

Landscapes

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

Abstract

Система очистки питательной воды различной степени чистоты, содержащая впускной патрубок для селективной подачи питательной воды в одну или другую по меньшей мере из двух загрузочных камер (2, 4), причем каждая загрузочная камера имеет подающую трубу (2i, 4i) для подачи питательной воды на обратный осмос или нанофильтрацию (8); насос (6), подающий питательную воду из одной из камер (2, 4) через соединенную с ней подающую трубу (2i, 4i) на обратный осмос или нанофильтрацию (8), для создания потока концентрата и потока очищенной воды; возвратные трубы (2R, 4R) для селективного возврата потока концентрата в одну или другую по меньшей мере из двух загрузочных камер (2, 4); выпускной патрубок очищенной воды для выпуска очищенной воды и механизм переключения подачи потока концентрата между выбираемыми возвратными трубами (2R, 4R) при обнаружении предварительно определенного снижения эффективности процесса обратного осмоса или нанофильтрации внутри одной или другой из загрузочных камер (2, 4). Давление потока концентрата снижается до атмосферного давления перед его подачей обратно в камеру, а питательный поток проходит через устройство (20) уменьшения концентрации.

Description

Данное изобретение относится к усовершенствованному способу и системе очистки или деминерализации питательной воды путем обратного осмоса или нанофильтрации в открытом контуре.
Область техники
Деминерализация путем обратного осмоса (ОО) происходит, когда водный раствор соли сжимают на полупроницаемых мембранах с давлением выше его осмотического давления. Пример этого процесса представляет собой деминерализации пробкового потока, включающий пропускание питательного потока под давлением через рабочую камеру, имеющую полупроницаемую мембрану. Затем подача разделяется на поток деминерализованного фильтрата без давления и выходящий поток рассола под давлением. Как правило, выходящий поток рассола представляет собой отходы.
Нанофильтрация (НФ) также представляет собой способ на основе фильтрации с помощью полупроницаемых мембран, использующий сквозные цилиндрические поры нанометрового размера. Нанофильтрацию можно использовать для обработки воды всех типов, в том числе грунтовых, поверхностных и сточных вод. Мембраны для нанофильтрации имеют способность удаления значительной доли растворенных солей.
Скорость очистки, достигаемая в упомянутых ранее процессах, зависит от качества питательной воды и применяемого давления. Как правило, питательную воду подают в систему для создания потока сточного рассола и потока очищенной воды.
Цель данного изобретения заключается в создании усовершенствованного способа очистки или деминерализации питательной воды путем обратного осмоса или нанофильтрации в открытом контуре, способного обрабатывать питательную воду различного качества и работать с различными скоростями очистки.
Дополнительная цель данного изобретения заключается в создании усовершенствованной системы очистки или деминерализации питательной воды путем обратного осмоса или нанофильтрации в открытом контуре, способной обрабатывать питательную воду различного качества и работать с различными скоростями очистки.
Сущность изобретения
Соответственно, первый аспект данного изобретения предлагает способ очистки питательной воды (ПВ) различной степени чистоты, включающий следующие этапы:
(a) подают питательную воду в одну по меньшей мере из двух загрузочных камер;
(b) прокачивают питательную воду из одной из загрузочных камер через мембрану для обратного осмоса (ОО) или нанофильтрации (НФ), получая поток концентрата и поток очищенной воды (ОВ);
(c) понижают давление потока концентрата;
(d) возвращают поток концентрата в исходную загрузочную камеру для подачи обратно через обратный осмос или нанофильтрацию;
(e) переключают возвратную подачу потока концентрата по меньшей мере в одну другую загрузочную камеру после регистрации предварительно определенного уменьшения эффективности процесса ОО или НФ внутри исходной загрузочной камеры;
(f) удаляют поток концентрата (КР) из исходной загрузочной камеры и подают свежую питательную воду в эту камеру во время непрерывной циркуляции питательной воды из указанной по меньшей мере одной другой загрузочной камеры через обратный осмос или нанофильтрацию обратно в указанную по меньшей мере одну другую загрузочную камеру;
(g) пропускают питательный поток через устройство уменьшения концентрации до или после его прохождения через обратный осмос или нанофильтрацию.
Предпочтительно способ включает переключение подачи потока концентрата из указанной по меньшей мере одной другой загрузочной камеры на исходную загрузочную камеру после регистрации предварительно определенного уменьшения эффективности процесса ОО или НФ внутри указанной по меньшей мере одной другой загрузочной камеры, удаление потока концентрата из указанной по меньшей мере одной другой загрузочной камеры и подачу свежей питательной воды в эту камеру.
Это позволяет выполнять очистку загрузочной камеры во время удаления из нее потока концентрата, в то время как питательная вода продолжает подаваться в камеру обратного осмоса или нанофильтрации из другой загрузочной камеры.
Любое подходящее устройство уменьшения концентрации может быть использовано для удаления загрязнений, таких как растворенные соли и ограниченно растворимые соли, из питательного потока до или после его прохождения через обратный осмос или нанофильтрацию. Примеры включают реакторы с псевдоожиженным слоем, умягчители, ионообменники и/или поглотители.
Уменьшение эффективности процесса ОО или НФ можно регистрировать множеством способов. Предпочтительно регистрация предварительно определенной максимальной концентрации солей в камере вызывает переключение возвратной подачи в указанную по меньшей мере одну другую загрузочную камеру. Более предпочтительно предварительно определенная максимальная концентрация солей соответствует максимальному осмотическому давлению, при котором может происходить обратный осмос или нанофильтрация.
- 1 036084
Предпочтительно этап уменьшения давления потока концентрата перед его возвратной подачей в одну или другую из загрузочных камер включает уменьшение давления потока концентрата, по существу, до атмосферного давления. Этого можно достигнуть в открытом контуре, в котором питательный поток проходит обратно в камеру, открытую в атмосферу. В альтернативном или дополнительном варианте для уменьшения давления потока концентрата может быть использован уравнитель давления. Прохождение питательного потока через устройство уменьшения концентрации может происходить до или после уменьшения давления.
Указанный способ может также включать предварительную обработку питательной воды до ее подачи на обратный осмос или нанофильтрацию. Например, указанная предварительная обработка может включать фильтрование питательной воды до ее подачи на обратный осмос или нанофильтрацию. Кроме того, фильтрованная питательная вода может быть прокачана под высоким давлением сквозь мембрану.
Согласно второму аспекту данного изобретения предложена система очистки питательной воды различной степени чистоты, содержащая:
(a) впускной патрубок, селективно подающий питательную воду (ПВ) в одну или другую по меньшей мере из двух загрузочных камер, каждая из которых имеет подающую трубу, подающую питательную воду на обратный осмос или нанофильтрацию;
(b) насос, подающий питательную воду из одной из загрузочных камер через соединенную с ней подающую трубу на мембрану для обратного осмоса (ОО) или нанофильтрации (НФ), создающую поток концентрата и поток очищенной воды (ОВ);
(c) возвратные трубы, селективно возвращающие поток концентрата в одну или другую из указанных по меньшей мере двух загрузочных камер;
(d) выпускной патрубок очищенной воды, выводящий очищенную воду;
(e) механизм переключения подачи потока концентрата между выбираемыми возвратными трубами после регистрации предварительно определенного уменьшения эффективности процесса ОО или НФ, например, путем регистрации максимальной концентрации солей, внутри одной или другой из загрузочных камер; и (f) устройство уменьшения концентрации, предусмотренное по меньшей мере в одном питательном потоке между загрузочной камерой и обратным осмосом или нанофильтрацией или по меньшей мере в одной возвратной трубе между обратным осмосом или нанофильтрацией и загрузочной камерой.
Указанный механизм переключения предпочтительно адаптирован для обеспечения возможности подачи питательной воды из первой камеры через первую подающую трубу на мембрану обратного осмоса для возврата через свою возвратную трубу в первую камеру, пока не будет зарегистрировано предварительно определенное уменьшение эффективности в этой камере, после чего механизм переключения дает возможность подачи питательной воды из второй камеры через вторую подающую трубу на обратный осмос или нанофильтрацию с возвратом через свою возвратную трубу во вторую камеру, пока не будет зарегистрировано предварительно определенное уменьшение эффективности во второй камере.
Предпочтительно механизм переключения также активирует удаление концентрата из загрузочной камеры после регистрации предварительно определенного уменьшения эффективности, например, на основании регистрации максимальной концентрации солей внутри этой камеры, и подачу свежей питательной воды на обратный осмос или нанофильтрацию из другой загрузочной камеры.
Кроме того, механизм переключения может активировать подачу свежей питательной воды в камеру после удаления из этой камеры потока концентрата.
Устройство уменьшения концентрации предусмотрено либо в питательных потоках между загрузочной камерой и обратным осмосом или нанофильтрацией, либо в возвратных трубах между обратным осмосом или нанофильтрацией и загрузочной камерой. Может быть предусмотрено устройство уменьшения концентрации любого подходящего типа.
Предпочтительно система согласно второму аспекту данного изобретения представляет собой систему с открытым контуром, в которой давление потока концентрата в возвратных трубах уменьшают, пропуская поток в камеры, открытые в атмосферу. В дополнительном или альтернативном варианте в пределах системы может быть предусмотрен уравнитель давления. Предпочтительно давление потока концентрата в возвратных трубах уменьшают, по существу, до атмосферного давления. Между уравнителем давления и загрузочной камерой может быть предусмотрено устройство уменьшения концентрации.
Система может содержать устройство предварительной обработки, такое как фильтровальное устройство, для предварительной обработки питательной воды до ее подачи на обратный осмос или нанофильтрацию.
- 2 036084
Краткое описание графических материалов
Варианты реализации данного изобретения описаны только в качестве примеров со ссылкой на приложенные графические материалы, на которых:
фиг. 1 представляет собой принципиальную схему системы очистки воды согласно одному варианту реализации данного изобретения;
фиг . 2 представляет собой принципиальную схему системы очистки воды согласно другому варианту реализации данного изобретения;
фиг . 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую этапы способа согласно предпочтительному варианту реализации данного изобретения.
Подробное описание изобретения
Данное изобретение предлагает усовершенствованный способ и систему обратного осмоса и/или нанофильтрации с возможностью обработки питательной воды различной степени чистоты для использования с различными скоростями очистки.
Обратимся к фиг. 1 приложенных графических материалов, иллюстрирующей один вариант реализации системы очистки питательной воды различной степени чистоты. Указанный вариант реализации иллюстрирует данное изобретение по отношению к способу и системе обратного осмоса, однако в качестве альтернативы мембраны обратного осмоса может быть использована мембрана нанофильтрации. Питательную воду или соленую воду (ПВ) вводят в первую загрузочную камеру 2, из которой она направляется через подающую трубу 2i в устройство 20 уменьшения концентрации (например, в форме умягчителя, ионообменника или поглотителя), а затем в устройство 50 предварительной обработки, такое как фильтровальное устройство. Затем насос 6 высокого давления создает давление предварительно обработанной питательной воды до ее прохождения через мембрану 8 обратного осмоса, из которой получают очищенную воду ОВ вместе с потоком концентрированного рассола КР. Обычно поток рассола отправляют в отходы.
В данном изобретении поток концентрированного рассола КР направляют обратно в первую загрузочную камеру через уравнитель 40 давления, в котором давление снова уменьшается, по существу, до атмосферного давления. Система также представляет собой открытый контур, в котором камеры открыты в атмосферу. Поток концентрированного рассола смешивают с дополнительной питательной водой в первой камере, а затем возвращают обратно через систему, получая больше очищенной воды ОВ и концентрированного рассола КР, возвращаемого обратно в камеру 2.
В системе предусмотрены средства мониторинга эффективности процесса обратного осмоса. В этом отношении следует понимать, что повторяемое возвращение потока рассола уменьшает эффективность процесса со временем, поскольку концентрация питательной воды увеличивается. Для решения этой проблемы в системе предусмотрена вторая загрузочная камера 4. Когда концентрация питательной воды в первой камере 2 достигает предварительно определенного уровня, подающую трубу 2i перекрывают и питательную воду вводят в систему из второй камеры 4 через подающую трубу 4i. Затем эту питательную воду пропускают через устройство 20 уменьшения концентрации и устройство 50 предварительной обработки, прокачивают через мембрану 8 обратного осмоса, получая концентрированный рассол и очищенную воду. Указанный концентрированный рассол возвращают обратно во вторую камеру 4 через уравнитель 40 давления и возвратную трубу 4R для повторного прохождения через систему с дополнительной питательной водой.
Пока питательную воду вводят из второй камеры, рассол высокой концентрации КР в первой камере удаляют через выпускной патрубок 2o. Камеру очищают и свежую питательную воду вводят в камеру 2.
Система продолжает мониторинг эффективности процесса обратного осмоса. Со временем питательная вода из второй камеры достигает предварительно определенной концентрации, предпочтительно под давлением, близким к максимальному осмотическому давлению, при котором может работать мембрана обратного осмоса, и в этой точке впускной патрубок 4i второй камеры закрывают, а питательную воду снова подают в систему из первой камеры 2 и возвращают обратно в первую камеру через уравнитель 40 давления и возвратную трубу 2R. Концентрированный рассол во второй камере удаляют через выпускной патрубок 4o и свежую воду подают во вторую камеру 4.
Таким образом, система способна работать с питательной водой различного качества и действовать с различными скоростями очистки.
Следует понимать, что могут быть предусмотрены более двух загрузочных камер, работающих последовательно, позволяя выполнять возвращение и очистку питательной воды. В системе также могут быть предусмотрены несколько камер, работающих в последовательных группах.
Устройство 20 уменьшения концентрации может начинать действовать, только когда возвращаемая питательная вода достигает предварительно определенной концентрации солей. В альтернативном варианте указанное устройство может работать постоянно. Указанное устройство может быть предусмотрено в другом месте системы, например после уравнителя 40 давления в возвратной линии, как показано на фиг. 2 приложенных графических материалов.
- 3 036084
Предпочтительно в системе предусмотрены соответствующие электронные средства управления, автоматически выполняющие переключение между подачей питательной воды из соответствующих камер после регистрации предварительно определенного уменьшения эффективности процесса в целом, например, в соответствии с конкретной концентрацией, регистрируемой внутри каждой загрузочной камеры.
Фиг. 3 приложенных графических материалов иллюстрирует основные этапы способа согласно данному изобретению, также описанного по отношению к процессу обратного осмоса, однако данное изобретение применимо также к нанофильтрации. Сначала питательную воду подают в первую камеру, из которой ее прокачивают сквозь мембрану OO, получая чистую очищенную воду и концентрат. Давление концентрата, выходящего из мембраны OO, уменьшают до атмосферного давления, при котором его можно возвращать обратно в открытую первую камеру для образования части питательной воды (см. A на фиг. 3). Этот цикл повторяют, пока концентрация питательной воды в этой камере не достигнет предварительно определенного уровня, при котором воду удаляют, камеру очищают и свежую воду вводят в первую камеру (см. B).
Во время удаления воды из первой камеры питательную воду вводят в систему из второй камеры. Питательную воду снова прокачивают сквозь мембрану ОО и возвращают обратно во вторую камеру через уравнитель давления для образования части питательной воды (см. C на фиг. 3). Этот цикл повторяют, пока концентрация питательной воды в этой второй камере не достигнет предварительно определенного уровня. Затем воду удаляют, камеру очищают и свежую воду вводят во вторую камеру (см. D). Во время удаления воды питательную воду снова вводят из первой камеры и возвращают, как проиллюстрировано этапами A на фиг. 3, пока концентрация не достигнет предварительно определенного уровня, при котором питательную воду вводят из второй камеры и возвращают, как проиллюстрировано на этапах С.
В идеальном варианте способ дополнительно включает дополнительный этап удаления солей из питательной воды либо до, либо после ее пропускания сквозь мембрану ОО. Этого можно достигнуть с помощью любого подходящего устройства уменьшения концентрации, например, содержащего умягчитель, ионообменник или поглотитель.

Claims (14)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ очистки питательной воды различной степени чистоты, включающий следующие этапы:
    (a) подают питательную воду (ПВ) в одну по меньшей мере из двух загрузочных камер (2);
    (b) прокачивают питательную воду по меньшей мере из одной из двух загрузочных камер (2) сквозь мембрану (8) обратного осмоса (ОО) или нанофильтрации (НФ), получая поток концентрата и поток очищенной воды (ОВ);
    (c) понижают давление потока концентрата, по существу, до атмосферного давления;
    (d) возвращают поток концентрата в исходную загрузочную камеру (2) для непрерывной циркуляции потока через обратный осмос или нанофильтрацию (8);
    (e) переключают возвратную подачу потока концентрата по меньшей мере в одну другую загрузочную камеру (4) после регистрации предварительно определенного уменьшения эффективности процесса ОО или НФ внутри исходной загрузочной камеры (2); и (f) удаляют концентрат (КР) из исходной загрузочной камеры (2) и подают свежую питательную воду в указанную камеру во время непрерывной циркуляции питательной воды по меньшей мере из одной другой загрузочной камеры (4) через обратный осмос или нанофильтрацию (8) обратно по меньшей мере в одну другую загрузочную камеру (4); и (g) пропускают питательный поток через устройство уменьшения концентрации (20), выбранное из группы, состоящей из реактора с псевдоожиженным слоем, ионообменника и поглотителя до или после его прохождения через обратный осмос или нанофильтрацию.
  2. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий этапы переключения подачи потока концентрата по меньшей мере из одной другой загрузочной камеры (4) на исходную загрузочную камеру (2) после обнаружения предварительно определенного уменьшения эффективности процесса ОО или НФ внутри по меньшей мере одной другой загрузочной камеры (4); удаления концентрата (КР) из указанной по меньшей мере одной другой загрузочной камеры и подачи свежей питательной воды (ПВ) в эту камеру.
  3. 3. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий этап очистки загрузочной камеры (2, 4) во время удаления из нее потока концентрата.
  4. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что предварительно определенное уменьшение эффективности процесса ОО или НФ обнаруживают по предварительно определенной максимальной концентрации солей, соответствующей максимальному осмотическому давлению, при котором может работать мембрана (8) обратного осмоса или нанофильтрации.
  5. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий этап предварительной обработки питательной воды до ее подачи на обратный осмос или нанофильтрацию.
  6. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что указанная предварительная обработка включает фильтро-
    - 4 036084 вание питательной воды до ее подачи на обратный осмос или нанофильтрацию.
  7. 7. Способ по п.6, дополнительно включающий этап прокачивания фильтрованной питательной воды под давлением, превышающим атмосферное давление, сквозь мембрану обратного осмоса или нанофильтрации.
  8. 8. Система очистки питательной воды различной степени чистоты для осуществления способа по пп.1-7, содержащая:
    (a) впускной патрубок, селективно подающий питательную воду (ПВ) в одну или другую по меньшей мере из двух загрузочных камер (2, 4), каждая из которых имеет подающую трубу (2i, 4i), подающую питательную воду на обратный осмос или нанофильтрацию (8);
    (b) насос (6), подающий питательную воду из одной из загрузочных камер (2, 4) через соединенную с ней подающую трубу (2i, 4i) на мембрану (8) обратного осмоса (ОО) или нанофильтрации (НФ), для создания потока концентрата и потока очищенной воды (ОВ);
    (c) возвратные трубы (2R, 4R), селективно возвращающие поток концентрата в одну или другую по меньшей мере из двух загрузочных камер (2, 4);
    (d) выпускной патрубок очищенной воды, выводящий очищенную воду (ОВ);
    (e) механизм переключения подачи потока концентрата между выбираемыми возвратными трубами (2R, 4R) при обнаружении предварительно определенного уменьшения эффективности процесса ОО или НФ внутри одной или другой из загрузочных камер (2, 4);
    (f) устройство уменьшения концентрации (20), выбранное из группы, состоящей из реактора с псевдоожиженным слоем, ионообменника и поглотителя, расположенное по меньшей мере в одном питательном потоке между загрузочной камерой и обратным осмосом или нанофильтрацией или по меньшей мере в одной возвратной трубе между рассолом обратного осмоса или нанофильтрации и загрузочной камерой, причем система дополнительно содержит устройство для снижения давления потока концентрата, по существу, до атмосферного давления, при этом указанное устройство выбирают из группы, состоящей из (i) системы с разомкнутым контуром, в которой для уменьшения давления потока концентрата в возвратных трубах используют направление указанного потока в камеры, сообщающиеся с атмосферой, и (ii) теплообменника, работающего под давлением, в возвратных трубах.
  9. 9. Система по п.8, отличающаяся тем, что указанный механизм переключения выполнен с возможностью обеспечения подачи питательной воды из первой камеры (2) через первую подающую трубу (2i) на обратный осмос или нанофильтрацию с возвратом через свою возвратную трубу (2R) в первую камеру до тех пор, пока не будет обнаружено предварительно определенное уменьшение эффективности процесса ОО или НФ в этой камере, после чего механизм переключения активирует подачу питательной воды из второй камеры (4) через вторую подающую трубу (4i) на обратный осмос или нанофильтрацию с возвратом через свою возвратную трубу (4R) во вторую камеру до тех пор, пока не будет обнаружено предварительно определенное уменьшение эффективности во второй камере.
  10. 10. Система по п.8 или 9, отличающаяся тем, что механизм переключения также содержит устройство, выполненное с возможностью активирования удаления концентрата из загрузочной камеры при обнаружении предварительно определенного уменьшения эффективности процесса ОО или НФ внутри этой камеры и подачи свежей питательной воды на обратный осмос или нанофильтрацию из другой загрузочной камеры.
  11. 11. Система по п.10, отличающаяся тем, что механизм переключения содержит устройство, выполненное с возможностью активирования подачи свежей питательной воды в камеру после удаления из этой камеры потока концентрата.
  12. 12. Система по любому из пп.8-11, отличающаяся тем, что устройство (20) уменьшения концентрации предусмотрено в обоих питательных потоках (2i, 4i) между загрузочной камерой (2, 4) и обратным осмосом или нанофильтрацией (8) и/или в возвратной трубе (2R, 4R) между обратным осмосом или нанофильтрацией и загрузочной камерой.
  13. 13. Система по любому из пп.8-12, дополнительно содержащая устройство (50) предварительной обработки, предварительно обрабатывающее питательную воду до ее подачи на обратный осмос или нанофильтрацию.
  14. 14. Система по п.13, отличающаяся тем, что устройство (50) предварительной обработки выполнено в виде фильтровального устройства.
EA201891257A 2015-07-23 2016-07-13 Усовершенствованный способ обратного осмоса или нанофильтрации для очистки воды EA036084B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1512979.4A GB2540603A (en) 2015-07-23 2015-07-23 Imroved reverse osmotic process for cleaning water
PCT/IB2016/054172 WO2017013536A1 (en) 2015-07-23 2016-07-13 Imroved reverse osmosis or nanofiltration process for cleaning water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201891257A1 EA201891257A1 (ru) 2018-12-28
EA036084B1 true EA036084B1 (ru) 2020-09-24

Family

ID=54106489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201891257A EA036084B1 (ru) 2015-07-23 2016-07-13 Усовершенствованный способ обратного осмоса или нанофильтрации для очистки воды

Country Status (9)

Country Link
US (2) US11071949B2 (ru)
EP (1) EP3397375B1 (ru)
AU (1) AU2016295562B2 (ru)
CA (1) CA3003979C (ru)
EA (1) EA036084B1 (ru)
GB (1) GB2540603A (ru)
SG (1) SG11201803859UA (ru)
WO (1) WO2017013536A1 (ru)
ZA (1) ZA201802853B (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2588925A (en) * 2019-11-14 2021-05-19 Ide Technologies Ltd High efficiency water treatment process

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3776842A (en) * 1971-03-08 1973-12-04 Raypak Inc Water cleaning treatment
US4814086A (en) * 1985-10-03 1989-03-21 Bratt Russell I Method and apparatus for fluid treatment by reverse osmosis
US6113797A (en) * 1996-10-01 2000-09-05 Al-Samadi; Riad A. High water recovery membrane purification process
WO2003013704A2 (en) * 2001-08-05 2003-02-20 Avi Efraty Variable pressure closed circuit desalination
WO2007096679A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Theodoros Lilas System for energy recovery and reduction of deposits on the membrane surfaces in (variable power and variable production) reverse osmosis desalination systems
WO2013146391A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 東レ株式会社 アルカリ金属分離回収方法およびアルカリ金属分離回収装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4165288A (en) * 1977-07-05 1979-08-21 Riegel Textile Corporation Process of treating waste water from a textile vat dyeing operation to produce a concentrate for reuse
HU200563B (en) 1987-03-06 1990-07-28 Laszlo Szuecs Method and apparatus for treating liquids consist of foreign matter by diaphragm filter device
AU1602997A (en) * 1996-02-07 1997-08-28 Manuel Barreto Avero Sea water reverse osmosis desalination system, with permanent renewal of the water to be de-salted
AU8979998A (en) * 1997-09-03 1999-03-22 Manuel Barreto Avero Desalting apparatus for the desalting of water by reverse osmosis through pressurised chambers with suspension piston and system for detecting the piston position
PT1095693E (pt) * 1998-06-30 2005-04-29 Barreto Avero Manuel Instalacao de dessalinizacao de agua por osmose inversa com camaras de alimentacao pressurizadas em ciclo cinetico continuo
ES2341547T3 (es) 2003-12-07 2010-06-22 Ben-Gurion University Of The Negev Research And Development Authority Metodo y sistema para aumentar la recuperacion y prevenir el ensuciamiento por precipitacion en procedimientos de membrana sometidos a presion.
US7201557B2 (en) * 2005-05-02 2007-04-10 Energy Recovery, Inc. Rotary pressure exchanger
US8147692B2 (en) * 2008-01-04 2012-04-03 Fluid Equipment Development Company, Llc Batch-operated reverse osmosis system with multiple membranes in a pressure vessel
JP5974484B2 (ja) 2010-12-02 2016-08-23 東レ株式会社 逆浸透膜分離装置、その起動方法、および透過水の製造方法
KR101507020B1 (ko) 2014-03-11 2015-04-08 주식회사 포스코건설 복수의 취수처리부를 포함하는 해수 담수화 장치 및 이의 제어방법
FR3025792B1 (fr) 2014-09-17 2016-11-25 Veolia Water Solutions & Tech Dispositif de traitement d'effluents salins sursatures en presence d'inhibiteurs de precipitation
CN104496083A (zh) 2014-12-25 2015-04-08 威洁（石狮）中水回用技术有限公司 海水回收淡化系统及其淡化方法
CN109205898B (zh) 2017-07-05 2022-06-17 国家能源投资集团有限责任公司 苦咸水或海水的处理方法和处理系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3776842A (en) * 1971-03-08 1973-12-04 Raypak Inc Water cleaning treatment
US4814086A (en) * 1985-10-03 1989-03-21 Bratt Russell I Method and apparatus for fluid treatment by reverse osmosis
US6113797A (en) * 1996-10-01 2000-09-05 Al-Samadi; Riad A. High water recovery membrane purification process
WO2003013704A2 (en) * 2001-08-05 2003-02-20 Avi Efraty Variable pressure closed circuit desalination
WO2007096679A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Theodoros Lilas System for energy recovery and reduction of deposits on the membrane surfaces in (variable power and variable production) reverse osmosis desalination systems
WO2013146391A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 東レ株式会社 アルカリ金属分離回収方法およびアルカリ金属分離回収装置

Also Published As

Publication number Publication date
AU2016295562A1 (en) 2018-06-14
WO2017013536A1 (en) 2017-01-26
EP3397375A1 (en) 2018-11-07
US20180333678A1 (en) 2018-11-22
GB201512979D0 (en) 2015-09-09
AU2016295562B2 (en) 2020-03-26
SG11201803859UA (en) 2018-06-28
US20210299612A1 (en) 2021-09-30
EA201891257A1 (ru) 2018-12-28
US11071949B2 (en) 2021-07-27
EP3397375B1 (en) 2024-09-25
CA3003979A1 (en) 2017-01-26
CA3003979C (en) 2023-01-17
GB2540603A (en) 2017-01-25
ZA201802853B (en) 2020-01-29
US11890577B2 (en) 2024-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5941629B2 (ja) 水浄化システム及び水浄化方法
JP2019504763A (ja) 浸透圧補助逆浸透工程及びその使用方法
WO2019208645A1 (ja) 水処理装置
JP7366527B2 (ja) 水処理装置
CN211311217U (zh) 零液体排放系统
WO2021095018A1 (en) High efficiency water treatment process
KR101344783B1 (ko) 역삼투 농축수 재생형 하이브리드 해수담수화 장치 및 방법
US20240091706A1 (en) Osmotic processes
AU2017292399B2 (en) Reverse osmosis system with fluidized bed crystallizer
US11890577B2 (en) Reverse osmosis or nanofiltration process for cleaning water
WO2014007262A1 (ja) 淡水製造装置および淡水製造方法
KR101305747B1 (ko) 역삼투 농축수 무방류형 하이브리드 해수담수화 장치 및 방법
US20240165562A1 (en) Reverse osmosis or nanofiltration process for cleaning water
US20240075428A1 (en) Reverse osmosis or nanofiltration process for cleaning water
US20240181392A1 (en) Improved reverse osmosis or nanofiltration process for cleaning water
WO2020226039A1 (ja) 水処理装置