KR101551166B1 - 압력용기 내 다중 막을 갖춘 회분식 역삼투압 시스템 - Google Patents

압력용기 내 다중 막을 갖춘 회분식 역삼투압 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101551166B1
KR101551166B1 KR1020107016949A KR20107016949A KR101551166B1 KR 101551166 B1 KR101551166 B1 KR 101551166B1 KR 1020107016949 A KR1020107016949 A KR 1020107016949A KR 20107016949 A KR20107016949 A KR 20107016949A KR 101551166 B1 KR101551166 B1 KR 101551166B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
concentrated water
pressure vessel
pressure
water tank
fluid
Prior art date
Application number
KR1020107016949A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100106547A (ko
Inventor
엘리 쥬니어. 옥레자스
Original Assignee
플루이드 이큅먼트 디벨롭먼트 컴패니, 엘엘씨
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 플루이드 이큅먼트 디벨롭먼트 컴패니, 엘엘씨 filed Critical 플루이드 이큅먼트 디벨롭먼트 컴패니, 엘엘씨
Publication of KR20100106547A publication Critical patent/KR20100106547A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101551166B1 publication Critical patent/KR101551166B1/ko

Links

Images

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
    • B01D61/025—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
    • B01D61/08—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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/08—Flow guidance means within the module or the apparatus
    • 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
    • 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
    • B01D2313/105—Supply manifolds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/12—Specific discharge elements
    • B01D2313/125—Discharge manifolds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
    • B01D2313/243—Pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/48—Mechanisms for switching between regular separation operations and washing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/50—Specific extra tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/50—Specific extra tanks
    • B01D2313/501—Permeate storage tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/50—Specific extra tanks
    • B01D2313/502—Concentrate storage tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
    • B01D2315/08—Fully permeating type; Dead-end filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
    • B01D2315/14—Batch-systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/02—Forward flushing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/14—Use of concentrate
    • 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
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40—Liquid flow rate
    • 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

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

Abstract

본 발명은 유체 저류조, 밸브 및, 입구를 통해 유체 저류조와 유체연통하는 농축수 탱크(114)를 포함하는 역삼투압 시스템과 이의 작동방법에 관한 것이다. 또한, 이 역삼투압 시스템은 고압펌프(310)와, 이 고압펌프를 통해 유체 저류조와 유체연통하는 압력용기를 포함한다. 압력용기(410)는 투과수 출구(140)를 구비한다. 농축수 탱크는 압력용기와 유체연통한다. 투과수 생성 사이클 동안 고압펌프는 유체 저류조로부터 압력용기로 고압 하에 추가적인 유체를 펌핑한다. 압력용기는 농축수 탱크로 농축수 흐름을 연통시킨다. 고압펌프는 소정량의 투과수가 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 상기 압력용기 내의 압력을 상승시킨다. 다른 실시예들은 선택적으로 작동되는 2개의 농축수 탱크, 중력의 유입수단 및 다중의 압력용기를 포함한다.

Description

압력용기 내 다중 막을 갖춘 회분식 역삼투압 시스템 {Batch-operated reverse osmosis system with multiple membranes in a pressure vessel}
본 출원은, 2008년 1월 4일자로 출원된 가출원 61/019,110호와 2008년 1월 30일자로 출원된 가출원 61/024,750호에 대한 우선권을 주장하며 2008년 12월 23일자로 출원된 미국 특허출원 12/342,225호에 연속되는 것이고, 이들 출원의 내용은 여기에 참조로 통합된다.
본 발명은 전체적으로 역삼투압 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회분식(回分式) 역삼투압 시스템에 관한 것이다.
여기에서의 설명은 본 발명에 관련된 배경 정보로서 제공될 뿐이며, 종래 기술을 구성하지 않는다.
역삼투압 시스템은 염수 또는 해수로부터 담수를 제공하는 데 사용되고 있다. 막(membrane)이 사용되어 용해된 고체들의 흐름을 제한하게 된다.
역삼투압 시스템은 용액 내에 용해된 소금에 의해 생성되는 삼투압보다 큰 압력으로 용액을 가압하는 것을 포함한다. 삼투압은 통상 소금의 농도 수준에 비례한다. psi 단위의 삼투압 근사치는 수량(water mass)에 대한 소금 질량의 비에 14,000을 곱한 값이다. 즉, 1 %의 소금 용액은 약 140 psi의 삼투압을 갖게 된다. 해수는 통상 3.5 %의 농도와 490 psi의 삼투압을 갖는다.
역삼투압 시스템으로부터 추출된 물은 투과수(permeate)라 한다. 염분을 함유한 주어진 용액이 역삼투막에 의해 처리될 때, 용액의 농도는 증가한다. 어떤 시점에서 더 이상 용액으로부터 투과수를 회수하지 못하게 된다. 배제된 물질은 농축수(brine) 또는 배제수라 한다. 전형적으로, 해수 용액의 본래 용적에서 약 50 % 정도의 투과수 회수가 실제 한계이다.
도 1을 참조하면, 역삼투압 시스템(10)은 원수(原水) 흐름(18)으로부터 투과수 흐름(14) 및 농축수 흐름(16)을 생성하는 막 어레이(12)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 원수 흐름(18)은 통상적으로 염수 또는 해수를 포함한다. 모터(22)에 연결된 공급 펌프(20)는 요구된 압력 흐름이 되도록 막 어레이(12)로 들어가는 원수 흐름(18)에 압력을 가한다.
투과수 흐름(14)은 정제된 저압의 유체 흐름이다. 농축수 흐름(16)은 막에 의해 차단된 용해 물질을 포함하는 고압의 흐름이다. 농축수 흐름(16)의 압력은 원수 흐름(18)보다 단지 약간 더 낮다. 막 어레이(12)는 최적의 동작을 위해 정확한 유량(flow rate)을 요구한다. 농축수용 스로틀 밸브(24)는 막 어레이(12)를 통과하는 흐름을 조절하는 데 사용된다. 물의 온도, 염도뿐만 아니라 오염과 같은 막 특성으로 인해 변화가 일어난다. 막 어레이(12)는 비상시에는 설계를 벗어난 조건에서도 작동될 수 있다. 공급 펌핑 시스템은 가변적인 흐름 및 압력 요구사항을 충족시킬 것이 요구된다.
일반적으로, 높은 공급 압력은 투과수의 생성을 증대시키고, 역으로 감소한 공급 압력은 투과수 생성을 감소시킨다. 막 어레이(12)는 원수 흐름에 대한 투과수 흐름의 비율인 비회수(specific recovery)를 유지하는 것이 요구된다. 마찬가지로, 원수 흐름 또는 농축수 흐름의 조절을 요구한다.
전처리 시스템(21)이 막 어레이(12)로 향하는 유체를 전처리하기 위해 구비될 수도 있다. 전처리 시스템(21)은 모래, 돌멩이, 부유 물질과 같은 고체 물질을 제거하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 이들을 포함하는 이하의 각 실시예들은 전처리 시스템(21)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 1과 유사한 시스템이 원수용 스로틀 밸브(30)가 추가되어 도시되어 있다. 중형 및 대형 역삼투압 설비는 통상적으로 원심식 공급 펌프(20)를 포함한다. 펌프는 비교적 저가이고 양호한 효율을 가지지만, 소정의 유량 및 회전 속도에서 고정 압력차(fixed pressure differential)를 발생시킬 수 있다. 압력 또는 흐름 특성을 변경하기 위해, 펌프 회전율이 변경되어야 한다. 기존 시스템 중에서 설계된 하나의 방식은 공급 펌프(20)의 크기를 크게 하여 최고의 가능한 막 압력을 생성하고, 스로틀 밸브(30)를 사용하여 막 압력 조건을 충족하도록 초과 압력을 감소시키도록 한 것이다. 이러한 시스템은 저가인 장점을 가지지만, 공급 펌프가 큰 압력을 발생시키고 통상의 작동을 위해 요구되는 것보다 더 큰 동력을 사용하기 때문에 에너지 효율을 희생시킨다.
도 3을 참조하면, 압력 또는 흐름 특성들을 해결하기 위해, 모터(22)를 동작시키는 가변 주파수 드라이브(36)를 추가하여 공급 펌프(20)의 동작을 제어하는 다른 시스템이 도시되어 있다. 따라서, 공급 펌프(20)는 막 압력 조건에 부합하도록 가변 속도로 작동된다. 가변 주파수 드라이브(36)는 대용량이고 비싸며, 이것이 없었으면 펌프의 모터에 쓰여졌을 동력의 대략 3 %를 소비한다.
도 4를 참조하면, 도 1에 도시된 것과 유사한 시스템이 동일한 참조부호를 사용하여 도시되어 있다. 이 예에서, 펌프부(42) 및 터빈부(44)를 갖춘 수압 부스터(40)가 농축수 흐름(16)으로부터 에너지를 회수하는 데 사용된다. 펌프부(42) 및 터빈부(44)는 공통샤프트(46)로 서로 연결되어 있다. 농축수 흐름으로부터의 높은 압력은 터빈부(44)를 통과하고 이에 따라 공통샤프트(46)가 회전되게 하여 펌프부(42)를 구동시킨다. 펌프부(42)는 원수 흐름(18)의 공급 압력을 상승시킨다. 이는 시스템의 에너지 효율을 증대시킨다. 수압 부스터(40)는 막 어레이(12)에 대한 요구 공급 압력의 일부를 발생시키므로, 공급 펌프(20) 및 모터(22)는 감소한 압력을 요구하여 크기가 감소할 수 있다.
도 5를 참조하면, 이전 도면들에 있는 막 어레이(12) 내에 위치하기에 적당한 막 부재(60)가 도시되어 있다. 이 막 부재(60)는 나선형태로 감기고 유리섬유와 같은 물질로 된 얇은 튜브(62) 안에 놓이는 막 재료로 된 "리프(leaf)"들을 포함한다. 각 리프는 세 측면에서 접착된 2개의 막 시트를 포함하는데, 4번째 측면은 중앙의 투과수 파이프(64)에 부착된다. 지지격자(spacer grid: 미도시)는 가해진 압력 하에 막 시트가 접히는 것을 방지한다. 원수가 막 어레이(60)의 한 끝에서 화살표(66)로 표시된 방향으로 들어간다. 이 원수는 막 부재(60)를 따라 리프(68)들 사이를 축방향으로 흐르고, 화살표(70)로 표시된 바와 같이 고압의 농축수 출구를 통해 나간다. 투과수는 리프(68)로부터 투과수 파이프(64)를 통해 수집된다. 투과수 파이프(64)를 통과하는 투과수의 압력은, 가해진 압력이 삼투압을 극복하는 데 사용되고 막을 통한 원수 흐름의 마찰손실이 있기 때문에 본래 0(zero)이다.
이제 도 6을 참조하면, 합쳐서 참조부호 60으로 부여된 다수의 막 부재를 구비하는 압력용기(78)가 도시되어 있다. 이 예에서, 3개의 막 부재는 압력용기(78) 내에 배치된다. 각 막 부재는 숫자 및 알파벳으로 이루어진 식별부호로 표시되어 있다. 이 예에서, 3개의 막 부재(60a, 60b, 60c)는 압력용기(78) 내에 구비된다. 압력용기(78)는 입구쪽 끝에 제1엔드캡(end cap: 80)과 출구쪽 끝에 제2엔드캡(82)을 구비하고 있다. 원수는 화살표(84) 방향으로 압력용기 내에 들어오게 된다.
이 예에서, 3개의 막 부재(60a ~ 60c)는 연속으로 놓인다. 각각 뒤에 있는 부재는 삼투압의 증가와 막 부재들 내의 마찰손실로 인한 가해진 압력의 감소 때문에, 앞에 있는 부재보다 적은 양의 투과수를 추출하게 된다. 그 결과, 마지막 막 부재(60c)는 매우 적은 투과수를 생성하게 된다. 투과수 파이프(64)는 각각의 막 부재(60a ~ 60c)로부터 투과수를 수집한다.
전형적인 역삼투압 시스템은 공급 펌프(20)에서 발생하는 일정한 압력으로 작동한다. 이에 따라, 첫 번째 막 부재에서는 가해진 압력의 초과분이 바람직하지 않은 고속의 투과수 추출을 일으켜서 막이 손상되게 할 수 있다. 마지막 막 부재(60c)에서는 바람직하지 않은 저속의 추출이 되어 과다한 양의 소금이 혼합된 투과수를 생성하게 된다.
본 발명은 펌핑 에너지를 감소시키지만 각각의 막 부재에서 충분한 압력이 발생하도록 하는 역삼투압 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 양상에서, 역삼투압 시스템의 작동방법은 유체 저류조로부터 입구를 통해 저압유체로 농축수 탱크를 채우고, 투과수의 생성 동안 농축수 탱크의 유체를 압력용기로 연통시키고, 고압펌프를 이용하여 유체 저류조로부터 압력용기로 고압 하에 추가적인 유체를 펌핑하고, 투과수의 생성 동안 압력용기로부터 농축수 탱크로 농축수 흐름을 펌핑하며, 소정량의 투과수가 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 고압펌프를 이용하여 압력용기 내의 압력을 상승시키는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 양상에서, 역삼투압 시스템은 유체 저류조, 밸브 및, 입구를 통해 유체 저류조와 유체연통하는 농축수 탱크를 포함한다. 농축수 탱크는 그 안에 농축수를 갖고 있다. 또한, 역삼투압 시스템은 고압펌프와, 이 고압펌프를 통해 유체 저류조와 유체연통하는 압력용기를 포함한다. 압력용기는 투과수 출구를 구비한다. 농축수 탱크는 압력용기와 유체연통하고 있다. 투과수 생성 사이클 동안 고압펌프는 유체 저류조로부터 압력용기로 고압 하에 추가적인 유체를 펌핑하게 되는데, 압력용기는 농축수 탱크로 농축수 흐름을 연통시킨다. 고압펌프는 소정량의 투과수가 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 압력용기 내의 압력을 상승시킨다.
본 발명의 다른 양상에서, 역삼투압 시스템의 작동방법은 제1입구를 통해 유체 저류조로부터 저압유체로 제1농축수 탱크를 채우는 것을 포함한다. 또, 역삼투압 시스템의 작동방법은 제1농축수 탱크의 유체를 압력용기로 연통시키고, 고압펌프를 이용하여 유체 저류조로부터 압력용기의 입구로 고압 하에 추가적인 유체를 펌핑하고, 압력용기로부터 제1농축수 탱크로 농축수 흐름을 펌핑하고, 제1양의 투과수가 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 고압펌프를 이용하여 압력용기 내의 압력을 상승시키고, 유체 저류조로부터 입구를 통해 저압유체로 제2농축수 탱크를 채우며, 제1투과수 생성 사이클을 종료함으로써, 제1투과수 생성 사이클을 수행하는 것을 포함한다. 또한, 역삼투압 시스템의 작동방법은 제2농축수 탱크의 유체를 압력용기로 연통시키고, 고압펌프를 이용하여 유체 저류조로부터 압력용기의 입구로 고압 하에 추가적인 유체를 펌핑하고, 압력용기로부터 제2농축수 탱크로 농축수 흐름을 펌핑하며, 제1양의 투과수가 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 고압펌프를 이용하여 압력용기 내의 압력을 상승시킴으로써 제1투과수 생성 사이클 후에 제2투과수 생성 사이클을 수행하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에서, 역삼투압 시스템은 유체 저류조, 제1입구밸브, 제2입구밸브, 제1입구밸브를 통해 유체 저류조와 유체연통하는 제1농축수 탱크 및, 제2입구밸브를 통해 유체 저류조와 유체연통하는 제2농축수 탱크를 포함한다. 제1농축수 탱크와 제2농축수 탱크는 그 안에 농축수를 갖고 있다. 또한, 역삼투압 시스템은 고압펌프와, 이 고압펌프를 통해 유체 저류조와 유체연통하는 압력용기를 포함한다. 압력용기는 투과수 출구를 구비한다. 제1농축수 탱크와 제2농축수 탱크는 압력용기와 유체연통하고 있다. 제1투과수 생성 사이클 동안 제1농축수 탱크는 압력용기에 농축수를 공급하고, 고압펌프는 유체 저류조로부터 압력용기로 고압 하에 추가적인 유체를 펌핑하게 된다. 고압펌프는 제1양의 투과수가 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 압력용기 내의 압력을 상승시킨다. 제2투과수 생성 사이클 동안 제2농축수 탱크는 압력용기에 농축수를 공급하고, 고압펌프는 유체 저류조로부터 압력용기로 고압 하에 추가적인 유체를 펌핑하게 된다. 고압펌프는 제2양의 투과수가 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 압력용기 내의 압력을 상승시킨다.
응용의 추가적인 영역들은 본 명세서에 제공된 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정 예들은 단지 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범주를 제한하려는 의도는 아니다.
여기에 설명되는 도면들은 단지 예시적인 것이며, 어떤 식으로든 본 발명의 범주를 한정하려는 의도는 아니다.
도 1은 종래 역삼투압 시스템의 개략도이다.
도 2는 다른 종래 역삼투압 시스템의 개략도이다.
도 3은 또 다른 종래 역삼투압 시스템의 개략도이다.
도 4는 역삼투압 시스템의 다른 종래 구성을 나타낸 개략도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 막 부재의 사시도이다.
도 6은 종래 기술에 따라 도 4에 도시된 것과 같은 다수의 막 부재를 갖춘 압력용기의 단면도이다.
도 7은 회분식 역삼투압 시스템의 개략도이다.
도 8은 도 6에 도시된 압력용기의 단면도이다.
도 9는 제2실시예에 따른 회분식 역삼투압 시스템의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 회분식 역삼투압 시스템의 개략도이다.
도 11은 제4실시예에 따른 회분식 역삼투압 시스템의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 이중 농축수 탱크 시스템의 개략도이다.
이하의 설명은 단지 예시적인 것이며, 본 발명이나 출원 또는 그 사용을 제한하려는 의도는 아니다. 명확히 하기 위해, 동일한 참조부호들이 도면들에서 동일한 요소들을 식별하는 데 사용된다. 여기에 사용된 바와 같이, A, B 및 C 중 적어도 하나라는 구문은 비배타적 논리합(non-exclusive logical OR)을 사용하여 논리적으로 A 또는 B 또는 C를 의미하는 것으로 쓰인다. 방법에 포함된 단계들은 본 발명의 원리를 변경하지 않고 다른 순서로 실행될 수 있다.
아래의 명세서에서는, 삼투압이 증가할 때 원하는 속도로 투과수의 생성을 유지하는 데에 필요한 만큼 가해진 압력이 변경되는 회분식 공정이 설명된다. 다양한 변수와 작동 조건이 막의 유형을 포함한 여러 특성에 따라 변화될 수 있다. 전술된 바와 같이, 아주 높아 에너지를 낭비하지 않는 압력으로 또는 우수한 품질의 투과수를 얻기 위해 매우 낮은 압력으로 시스템을 작동하는 것이 요구된다.
이제 도 7을 참조하여, 압력용기(102)를 갖춘 회분식 역삼투압 시스템이 설명된다. 압력용기는 입구쪽 끝에 엔드캡(104)을 갖추며 출구쪽 끝에 엔드캡(106)을 갖춘다. 입구쪽 끝에는 고압입구(108)와 저압입구(110)를 갖춘다. 고압입구(108)와 저압입구(110)는 파이프들로 형성될 수 있다. 파이프들이 엔드캡을 통해 또는 압력용기(102)의 측벽 속으로 들어갈 수 있다. 궁극적으로, 양쪽 고압입구(108)와 저압입구(110)는 유체 저류조(114)와 연통되게 된다. 유체 저류조(114)는 여과된 해수를 저장하는 데 사용되는 해수 저류조일 수 있다. 유체 저류조(114)로부터 고압입구(108)까지의 유체경로는 모터(118)에 의해 구동되는 고압펌프(116)와, 고압입구(108)까지의 유체경로를 개폐할 수 있는 밸브(120)를 포함할 수 있다. 알맞은 펌프(116)의 한 예로는 양변위펌프(positive displacement-type pump)가 있다.
유체 저류조(114)로부터의 제2유체경로는 모터(126)에 의해 구동되는 저압펌프(124)를 포함할 수 있다. 또한, 이 유체경로는 밸브(128)를 포함할 수 있다. 고압의 유체경로에서, 밸브(120)는 고압펌프(116)와 고압입구(108) 사이에 위치될 수 있다. 저압의 유체경로에서, 밸브(128)는 저압펌프(124)와 저압입구(110) 사이에 위치될 수 있다.
압력용기(102)의 출구쪽 끝에서, 농축수 출구(130)는 압력용기(102)의 외벽 또는 엔드캡(106)에 배치될 수 있다. 농축수 배출밸브(132)는 농축수 흐름경로 내에 또는 농축수 흐름경로에 인접하게 연결될 수 있다. 농축수 배출밸브(132)의 출구는 드레인(134)과 유체연통한다.
또한, 압력용기(102)의 출구쪽 끝은 압력용기(102) 내에 있는 막(142)에 의해 생성된 투과수를 제거하는 데 사용되는 투과수 출구(140)를 포함한다. 투과수 출구와 농축수 출구 각각은 파이프를 구비할 수 있다.
막(142)은 입구쪽 끝의 반대쪽에서 압력용기의 출구쪽 끝 또는 제2끝에 가까이 압력용기(102) 내에 위치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 막(142)은 투과수 출구(140) 및 농축수 출구(130)에 가까이 또는 그 근처에 위치된다.
작동시, 압력용기(102)는 유체 저류조(114)로부터 유입된 유체로 채워진다. 이 실시예에서는 해수가 사용된다. 저압펌프(124)는 개방되는 제어용 밸브(128)를 통해 유체 저류조(114)로부터 해수를 공급하는 데 사용된다. 고압쪽 밸브(120)는 폐쇄되고 농축수 배출밸브(132)는 개방되어 이전 사이클로 남아 있던 농축수 또는 공기를 압력용기(102)에서 나가게 한다. 압력용기(102)가 해수로 채워지면, 저압쪽 밸브(128)는 폐쇄된다. 고압펌프(116)의 작동이 시작되고 고압쪽 밸브(120)가 개방된다. 또한, 농축수 배출밸브(132)가 폐쇄된다. 압력용기(102) 내 압력은 이 압력이 삼투압을 초과할 때까지 급속히 증대되고, 이로 인해 막(142)이 투과수를 생성하게 되면서 투과수는 압력용기(102)의 투과수 출구(1430)를 통해 나가게 된다.
고압펌프(116)는 고압쪽 밸브(120)에 의해 유체 저류조(114)로부터 고압입구(108)를 통해 압력용기(102)로 더 많은 해수를 계속 펌핑하게 된다. 해수와 압력의 계속적인 추가로 인하여 투과수 출구(140)를 통해 제거되는 투과수를 벌충하게 되고, 압력용기(102) 내 농축수의 증가하는 농도 때문에 증가하는 삼투압을 극복하게 된다.
적당한 압력의 한 예로는, 투과수 생성 사이클 동안 투과수를 생성하는 약 500 psi 정도의 초기압력이 있다. 투과수의 생성이 증가함에 따라, 압력은 투과수의 생성을 유지하기 위해 증대된다. 50 %의 전체 회수가 요구되면 최종압력은 약 1000 psi로 될 수 있다. 따라서, 평균압력은 약 750 psi이다. 종래의 흐름 역삼투압 공정을 사용하는 공지의 시스템들은 1000 psi의 일정한 압력을 필요로 한다. 따라서, 공급펌프의 압력조건이 25 %까지 줄어들게 된다.
이제 도 8을 참조하면, 압력용기(102)의 단면이 더욱 상세히 도시되어 있다. 막(142)은 길게 연장된 압력용기 내에서 고압입구(108)와 저압입구(110)의 반대쪽 끝에 위치된다. 막(142)은 제1면(144)과 제2면을 구비한다. 엔드캡(104)과 제1면(144) 사이의 용적(146)은 적어도 막(142)의 용적과 동일하게 되어 적절한 양의 원수 또는 해수가 하나의 회분식 사이클에서 처리될 수 있다. 막(144)은 튜브(148) 내에 배치된다. 제2면(145)은 압력용기(102)의 출구쪽 끝을 향해 배치된다. 튜브(148)의 한 끝은 압력용기의 출구쪽 끝에 가까이 위치되게 된다. 튜브(148)는 막(142)의 제2면(145)을 지나 연장되어 있다.
투과수 출구(140)는 압력용기(102)의 측벽 밖으로 연장되어 있다. 투과수 출구(140)는 막(144)을 통해 투과수를 받아들인다.
모터(150)는 임펠러(152)를 구동하기 위해 사용되는데, 임펠러는 막(142)의 제2면(145)에 가까이 또는 인접하여 있는 튜브(148) 내에 또는 그 근처에 또는 가까이에 배치되게 된다. 물론, 이와 달리 튜브(148)의 외부에 임펠러(152)가 위치할 수 있다. 고압 밀봉실(154)이 모터(150)와 임펠러(152) 사이에 뻗은 샤프트(156)를 밀봉하는 데 사용된다. 물론, 마그네틱 드라이브가 모터(150)와 임펠러(152) 사이에 사용되어 밀봉실이 제거될 수 있다.
모터(150)는 임펠러(152)를 구동하여 농축수 흐름을 막(142)에서부터 압력용기(102)의 외벽과 튜브(148) 사이의 환형상의 통로(160)로 순환시킨다. 임펠러(152)에 의해 밀어내어진 농축수 흐름의 흐름방향은 화살표(162)로 표시된 바와 같이 압력용기의 제2끝 또는 압력용기(102)의 출구쪽 끝에서 압력용기의 제1끝 또는 입구쪽 끝을 향해 나아간다. 농축수 흐름은 분배판(170)을 통해 튜브(148)로 들어간다. 분배판은 튜브(148)의 흐름단면을 가로질러 농축수를 동일하게 분배하여 흐름이 최소 난류를 갖도록 하는 데 사용된다. 디퓨저(172)는 분배판(170)의 흐름단면을 가로질러 고압입구(108)로부터 들어온 유체를 균일하게 분산시킨다.
임펠러(152)로부터 환형상의 통로를 통해 그리고 다시 튜브(148) 안으로 들어가는 농축수의 적당한 흐름속도를 선택하는 것이 시스템의 작동을 위해 중요하다. 그 속도가 너무 낮으면, 막(142)을 따르는 축방향 속도가 막 표면에 따른 소금의 초과 농축을 방지하기에 불충분하게 될 수 있는데, 이러한 소금의 초과 농축은 초과 분극을 야기하여 투과수의 품질과 막의 생산성 및 오염 저항에 악영향을 끼친다. 모터(150)의 속도를 제어함으로써, 농축수의 순환 속도가 제어되어 순환 속도의 미세한 조정을 할 수 있다. 사용되는 속도는 시스템의 다양한 설계 고려사항에 따른다.
튜브(148)에서 농도의 성층화가 바람직하다. 튜브(148) 내의 물기둥은 막의 제1면(144)에서 가장 낮은 농도를 가진 농도 구배를 나타내며, 분배판(170)을 향하여 증가할 것이다. 평균 농도는 시간이 흐름에 따라 증가하지만, 가장 낮은 농도는 입구에 가장 가까운 막의 면에서 있게 된다. 분배판(170)과 디퓨저(172)는 더 농축된 새로운 농축수와 덜 농축된 이전의 농축수 사이의 혼합을 줄이게 된다.
막에 의해 생성된 더 농축된 이전 농축수의 흐름은 화살표(174)로 표시되며, 새로운 해수의 흐름방향은 화살표(176)로 표시되어 있다.
다음으로, 도 9를 참조하면, 도 7 및 도 8로 설명된 것들과 많이 유사한 구성요소를 가진 역삼투압 시스템(200)이 도시되어 있다. 따라서, 유사한 구성요소들에는 동일한 참조부호를 부여하고 더 이상 설명하지 않는다. 도 9의 시스템은 도 8에서 설명된 것과 유사한 방식으로 될 수 있는 압력용기(102)를 포함한다. 따라서, 그 내부 구조와 모터(150)는 도시되지 않았다. 이 실시예에서, 유체 저류조(114)로부터 나온 유체는 충전 저류조(210)로 흐를 수 있다. 충전 저류조(210)는 압력용기(102)의 위(지반에 대해)에 위치될 수 있다. 한 구성예에서, 충전 저류조(210)는 압력용기(102)의 위에 바로 수직하게 위치된다. 이는 중력을 사용함으로써 충전 저류조(210)로부터 압력용기(102)를 채울 수 있게 한다. 충전 저류조(210)와 압력용기(102) 사이에 배치된 밸브(212)가 구비된다.
모터(118)에 의해 구동되는 고압펌프(116)에서 고압이 발생한다. 이 실시예에서는, 압력용기(102)를 저압으로 채우는 것이 중력에 의해 밸브(212)를 통하여 이루어지기 때문에 저압펌프는 제거된다. 저압으로 압력용기(102)를 채운 후, 충전 저류조(210)로부터의 고압유체가 펌프(116)에서 생성되어 입구(214)로 공급된다. 밸브(212)는 채움 후 폐쇄되고, 고압유체는 입구(214)를 통해 공급된다. 전환밸브(216)가 개방되어 고압유체가 압력용기(102)로 흐를 수 있게 한다. 또한, 전환밸브(216)는 개방될 때 충전 저류조(210)와 유체연통한다. 짧은 길이에 대해 큰 직경을 가진 완충관(220)은, 후술하는 바와 같이 압력 릴리프 공정을 위해 공급수의 저류조로 작용한다. 큰 직경의 완충관(220)은, 후술하는 바와 같이 유체가 전환밸브(216) 쪽으로 다시 흘러 충전 저류조(210)로 흐를 수 있게 한다.
용액의 최종 농축이 압력용기(102)에서 이루어진 후, 펌프(116)는 정지되어 고압유체가 압력용기(102)로 계속 흐르는 것을 방지할 수 있다. 다른 예에서, 전환밸브(216)는 개방되어 고압유체가 충전 저류조(210)로 다시 복귀하게 할 수 있다.
물은 다소 압축 가능하기 때문에, 압력이 충전 사이클을 시작하기 전에 빠져나갈 수 있다. 파이프(222)는 흐름경로를 제공하여 압력용기(102)의 고압이 전환밸브(216)를 통해 충전 저류조(210) 쪽으로 빼내어지게 한다. 충전 저류조(210)로 다시 흘러나오는 유체의 양은 이 유체가 매우 농축된 농축수이기 때문에 적다. 완충관(220)은 압력 릴리프 공정을 위한 저류조로 작용한다. 그러므로 농축된 농축수 흐름이 실제로 충전 저류조(210)로 들어가는 일이 거의 없다. 압력이 압력용기(102)로부터 해제된 후, 밸브(212)와 농축수 배출밸브(132)가 개방될 수 있다. 따라서, 농축된 농축수는 압력용기(102) 밖으로 배수되어질 수 있다. 이에 따라 저압 하의 해수가 중력에 의해 압력용기를 채우는 데 사용된다. 도 8에 도시된 흐름분배판(170)이 사용되어 물이 농축수와 최소로 혼합되면서 농축수를 밖으로 밀어내게 할 수 있다. 농도계 또는 타이머(230)는, 순수한 해수가 농축수 출구(130)를 통해 흐르고 있는지를 측정할 수 있다. 알려진 양의 유체가 압력용기(102) 내에 있기 때문에, 유량계(232)가 파이프를 통해 배출된 유체의 양을 측정하는 데 사용될 수 있다.
작은 저류조(240)가 투과수 출구(140)에 위치된다. 작은 저류조의 용적은 대체로 압력용기(102)의 용적보다 적다. 압력용기(102)의 채움 후에 밸브(212, 132)는 폐쇄되고, 전환밸브(216)는 고압유체를 압력용기(102)로 전환시켜 다른 투과수 생성 사이클을 초기화한다. 작은 저류조(240)는 소량의 투과수가 저장되게 하여 투과수 흐름의 역전을 방지한다. 압력용기(102)의 감압과 재가압의 종료 사이의 시간 동안 삼투압은 도 7 및 도 8에 도시된 막(100)으로 투과수를 추출할 수 있다. 작은 저류조를 구비함으로써, 충분한 투과수가 공급되어 투과수 흐름의 짧은 반전을 조절할 수 있다. 압력용기에 대한 상대적인 크기는 실험적으로 간단히 결정될 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, 도 9에 도시된 것과 유사한 역삼투압 시스템의 다른 실시예가 도시되어 있으며, 따라서 동일한 참조 부호가 부여될 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이 양변위펌프는 대규모 역삼투압 공정에 대해서는 충분한 용량을 가질 수 없다. 따라서, 도 9의 양변위펌프(116)는 원심펌프(310)로 대체될 수 있다. 원심펌프(310)는 모터(312)에 의해 구동되며, 차례로 모터는 가변 주파수 드라이버(314)에 의해 제어될 수 있다. 가변 주파수 드라이버(314)는 펌프 속도를 변경시켜, 투과수 출구(140)에 있는 유량계(320)로부터 전달된 흐름속도 신호에 기초하여 원하는 투과수 생성을 얻는 데에 필요한 만큼 압력을 점차 증대시킬 수 있다. 따라서, 유량계(132)는 투과수 출구(140)에서의 투과수 흐름 또는 투과수의 양에 상응한 신호를 제공한다.
이 실시예는 도 9의 밸브(212)를 대체하는 체크밸브(324)를 포함한다. 이 체크밸브(324)는 저압이 입구(214)에서 압력용기(102)로 공급될 때 개방된다. 즉, 압력용기(102)가 충전 저류조(210)보다 저압일 때 체크밸브(324)가 개방된다. 입구(214)가 펌프(310)로부터 고압의 유체에 의해 가압될 때 체크밸브(324)는 폐쇄된다.
따라서, 투과수 생성 사이클은, 압력용기가 밸브(132)의 개방으로 인해 저압일 때 저압유체가 압력용기를 채우게 한다. 고압이 펌프(310)에 의해 발생하며 투과수는 전술된 바와 같이 생성된다.
재충전 사이클이, 원하는 양의 투과수가 생성되었음을 표시하는 유량계(320)로부터 나온 신호에 의해 초기화되며, 투과수 생성 사이클이 종료될 수 있다. 펌프(310)의 속도는 0(zero)으로 줄어들게 되는데, 충전 저류조(210)가 고압이기 때문에 체크밸브(324)가 개방될 수 있다. 전술된 바와 같이, 농도계나 타이머(230) 또는 유량계(232)를 이용하여 농축수가 완전히 쏟아져 나올 때까지 중력이 저압의 해수를 압력용기로 공급하는 데 사용될 수 있다. 압력용기에서 완전히 쏟아져 나오면, 밸브(132)는 폐쇄되고 가변 주파수 드라이버(314)는 펌프(310)가 속도를 증대시키게 하여, 체크밸브(324)가 폐쇄되게 하는 입구(214)의 압력을 상승시킨다. 펌프의 속도와 이로 인해 발생한 압력은 계속 증대되고, 이에 따라 투과수 생성 사이클이 다시 완료되게 된다.
도 11을 참조하여, 대용량의 회분식 역삼투압 시스템(400)이 설명된다. 이 실시예에서, 도 10의 것과 유사한 구성부재들은 동일한 참조 부호로 표시된다. 이 실시예에서, 다수의 막 부재(412)가 거대해진 압력용기(410) 내에 배치된다. 이 실시예에서, 막 부재(412)는 압력용기(410) 내에 그리고 압력용기(410)의 외벽에 대하여 빽빽하게 배치될 수 있다. 압력용기(410)는 다중 막 부재를 구비할 수 있다. 도시된 바와 같이 이 실시예는 4개의 부속 체임버(414a, 414b, 414c, 414d)를 포함한다. 칸막이(416)가 압력용기를 부속 체임버(414)들로 구분하는 데 사용될 수 있다. 각 부속 체임버 내에는, 입구공간부(418)와 출구공간부(420)가 구비될 수 있다. 입구공간부(418)는 입구매니폴드(430)에 연결된다. 출구공간부(420)는 출구매니폴드(432)에 연결된다. 입구매니폴드(430)는 펌프(310)에 유체가 흐를 수 있게 연결되어 있다.
상부(442)와 하부(444)를 갖춘 농축수 탱크(440)가 입구매니폴드(430) 및 출구매니폴드(432) 사이에 유체가 흐를 수 있게 연결될 수 있다. 상부(442)와 하부(444)는 지반에 대하여 결정된다. 농축수 탱크(440)는 상부(442) 근처의 상부 흐름분배판(446)과 하부(444) 근처의 하부 흐름분배판(448)을 포함할 수 있다. 상부 흐름분배판(446)과 하부 흐름분배판(448)은 도 8의 흐름분배판(170)과 유사한 방식으로 작용하여 난류와 혼합을 줄이게 된다. 농축수 공급관(450)은 농축수 탱크(440)의 상부(442)로부터 연장되어 있다. 바람직하기로, 농축수 공급관(450)은 탱크의 상부와 흐름분배판(446) 사이에 위치된다. 농축수 탱크(440)로부터 나온 농축수 흐름은 농축수 공급관(450)을 통해 입구매니폴드(430)에 유체가 흐를 수 있게 연결된다.
출구매니폴드(432)와 농축수 탱크(440)에 유체가 흐를 수 있게 연결된 농축수 입력관(452)은 출구매니폴드(432)로부터 농축수를 받아들인다. 농축수 입력관(452)은 농축수 탱크(440)의 하부(444)와 흐름분배판(448) 사이에 위치될 수 있다. 모터(462)에 의해 구동되는 부스터 펌프(460)가 농축된 농축수 흐름을 출구매니폴드(432)에서 농축수 탱크(440)로 펌핑하는 데 사용될 수 있다. 부스터 펌프(460)는 출구매니폴드(432)에서부터 농축수 입력관(452)과 농축수 탱크(440) 및 농축수 공급관(450)을 통해 입구매니폴드(430)로 이어지는 농축된 농축수의 연속된 루프(loop)를 유지하게 된다.
고압펌프(310)는 유체 저류조(114)로부터 나온 유체를 원하는 압력으로 가압하여 원하는 양의 투과수를 생성하고, 이 투과수는 압력용기(410)를 나가게 된다. 유량계(320)로부터 나오는 흐름신호는 가변 주파수 드라이버(314)로 피드백 공급되어, 차례로 펌프(310)를 구동하는 모터(312)의 속도를 조절하게 된다. 투과수의 생성량은 흐름신호로 측정된 바에 따라 모터(312)를 제어함으로써 조절된다.
흐름분배판(446, 448)은 난류가 아닌 흐름이 농축수 탱크(440)로 들어가고 그 밖으로 나갈 수 있게 하여 농축수 탱크(440)에서 바람직한 농도 구배를 유지한다. 상대적으로 고밀도인 농축수는 탱크의 하부에 위치되며, 가볍고 덜 농축된 농축수는 농축수 탱크(440)의 상부에 위치된다. 흐름분배판(446, 448)은 혼합을 방지하거나 감소시켜 농축수 농도의 성층화가 농축수 탱크(440)에 의해 이루어진다.
작동시, 농축수 탱크(440)는 충전 사이클의 초기에 소금물로 채워진다. 농축수 탱크(440)는 체크밸브(324)와 밸브(132)를 개방시킴으로써 개방된다. 채워질 때, 체크밸브(324)는 폐쇄되고 펌프(310)는 각 부속 체임버(414a ~ 414d)에 유체를 순환시키기 시작한다. 투과수는 투과수 출구(140)를 통해 형성된다. 농축수는 출구매니폴드(432)에서 수집되어, 펌프(460)를 이용해서 농축수 탱크(444)의 하부 또는 바닥끝으로 재순환된다. 고밀도의 농축수(444)는 밀도가 상대적으로 낮은 소금물을 밀어올려 공급관(450)을 통해 입구매니폴드(430)로 밀어낸다. 이 공정은, 투과수의 양 또는 농축수의 특정한 농도가 성취될 때까지 계속된다. 또한, 시스템은 도 10에서 설명된 것과 유사한 방식으로 작용하는 작은 저류조(240)를 포함할 수 있다.
재순환사이클 동안 펌프(310, 460)는 정지되어 시스템 내 압력을 낮추게 된다. 밸브(132)는 개방되고 농축수 탱크(440)의 압력은 줄어든다. 이는 압력이 농축수 탱크(440)에서 줄어들게 한다. 체크밸브(324)는 개방되고 신선한 해수가 농축수 탱크(440)로 들어간다. 체크밸브(324)와 밸브(132)는 새로운 투과수 생성 사이클이 시작할 때 폐쇄된다.
이제 도 12를 참조하면, 2개의 농축수 탱크(440a, 440b)를 사용하는 역삼투압 시스템의 실시예가 도시되어 있다. 도 11의 실시예와 공통되는 구성부재들은 동일한 참조부호가 부여된다. 도 11의 실시예에서 시스템은 농축수 탱크(440)의 재충전을 위해 다운(down)된다. 도 12의 실시예에서는, 투과수 흐름이 중단될 필요 없이 농축수 탱크가 새로운 공급수에 의해 재충전되기를 기다린다. 이 실시예에서, 압력용기(430)는 농축수 탱크(440a)로부터 3향 밸브(500)와 입구매니폴드(430)를 통해 고압의 공급수가 공급된다. 3향 밸브(500)는 농축수 탱크들(440a, 440b)의 상부 사이에 위치된다. 재순환된 농축수는 출구매니폴드(432)와 펌프(460)를 통해 나가고, 제2의 3향 밸브(510)를 통해 농축수 탱크들(440a, 440b) 중 하나로 다시 들어간다. 고압펌프(310)는 도 11의 이전 실시예에서와 같이 유체 저류조(114)로부터 입구매니폴드(430)로 고압의 유체를 공급한다. 3향 밸브는 제1농축수 탱크(440a) 또는 제2농축수 탱크(660b)가 회분식 공정 동안 사용되게 한다. 하나의 탱크가 오프라인(off-line)으로 될 때, 다른 탱크는 온라인(on-line)으로 된다. 각 시스템은 도 11에서 설명된 것과 유사한 방식으로 작동한다. 회분식 공정(회분식 생성 사이클)의 끝에서, 농축수 탱크(440b)와 연결된 밸브(132b)는 이미 폐쇄위치에 있고, 체크밸브(324b)는 흐름이 다시 유체 저류조(114) 쪽으로 흐르는 것을 방지한다. 탱크들(440a, 440b) 사이에 유체가 흐를 수 있게 연결되는 평형밸브(520)는 천천히 개방되어 농축수 탱크들(440a, 440b)이 동일한 압력으로 되게 한다. 3향 밸브(500, 510)는 흐름방향을 변경하도록 작동하여 농축수의 재순환 루프가 제2농축수 탱크(440b)를 통해 이루어진다. 평형밸브(520)는 그 후에 폐쇄된다. 다음으로, 제2농축수 탱크(440b)를 이용해서 공정이 루프로 계속된다.
제2농축수 탱크(400b)로부터 농축수를 이용하여 루프가 시작된 후에 평형밸브(202)는 폐쇄된다. 제1탱크 아래의 배출밸브(132a)가 개방되어 농축수가 드레인(134)을 향해 통과하게 한다. 중력이 유체 저류조(114)에서 나온 원수가 농축수 탱크(440a)로 흐르게 한다. 탱크(440b)가 최대 염분에 도달하거나 원하는 양의 투과수가 탱크로부터 생성되면, 공정은 탱크(440a)로부터 농축수를 공급하도록 전환된다.
그 후에, 시스템은 계속 되풀이된다. 원심펌프(310)를 이용함으로써, 펌프는 항상 농축수 탱크들 중 하나를 선택하여 고압으로 배출한다. 막 어레이는 연속적으로 가압되어, 도 11에서 요구된 가압 및 감압 동안의 상당한 기계적인 운동 및 응력을 제거하게 된다. 그 자신의 농축수 순환펌프(460)가 각각 설치된 다수의 독립적인 어레이가 이들 독립적인 어레이의 수보다 하나 이상 많은 고압의 회분식 탱크를 이용하여 연속모드로 작동될 수 있다. 따라서 밸브는 유사한 구조로 구비될 수 있다. 3향 밸브와 압력 평형밸브는 단일 유니트로 구비될 수도 있다.
당업자는 전술한 설명으로부터 본 발명의 폭넓은 기술들이 다양한 형태로 구현될 수 있음을 이해한다. 그러므로 본 발명이 특정 실시예를 포함하더라도 다른 응용들이 도면, 상세한 설명 및 이하의 청구범위로부터 당업자에 의해 명백하기 때문에 본 발명의 실제 범주는 이에 제한받지 않는다.

Claims (38)

  1. 유체 저류조로부터 입구를 통해 저압유체로 농축수 탱크를 채우고, 상기 농축수 탱크는 상부 흐름분배판과 하부 흐름분배판을 구비하고;
    투과수의 생성 동안 농축수 탱크의 유체를 상기 상부 흐름분배판의 위로부터 압력용기로 연통시키고;
    고압펌프를 이용하여 상기 유체 저류조로부터 상기 압력용기로 고압 하에 추가적인 유체를 펌핑하고;
    상기 투과수의 생성 동안 상기 압력용기로부터 상기 농축수 탱크의 상기 하부 흐름분배판의 아래로 농축수 흐름을 펌핑하며;
    소정량의 투과수가 상기 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 상기 고압펌프를 이용하여 상기 압력용기 내의 압력을 상승시키는 것을 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 농축수 탱크를 채우는 것은 중력을 이용하여 체크밸브를 통해 농축수 탱크를 채우는 것을 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 농축수 탱크의 유체를 압력용기로 연통시키는 것은 입구매니폴드를 통하여 농축수 탱크의 유체를 압력용기로 연통시키는 것을 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 농축수 탱크의 유체를 압력용기로 연통시키는 것은 입구매니폴드를 통하여 농축수 탱크의 유체를 압력용기에 있는 다수의 부속 체임버로 연통시키되, 각각의 부속 체임버는 그 안에 막을 갖추는 것을 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 압력을 상승시킨 후에 재충전 사이클을 수행하는 것을 추가로 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 재충전 사이클을 수행하는 것은 상기 압력용기로의 고압흐름을 종료시키는 것을 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 투과수 출구로부터 생성된 투과수의 양에 상응한 투과수 흐름신호를 생성하는 것을 추가로 포함하고,
    상기 재충전 사이클을 수행하는 것은 상기 흐름신호에 반응하여 상기 압력용기로의 고압흐름을 종료시키는 것을 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 재충전 사이클을 수행하는 것은 배출 유체의 농도가 상기 유체 저류조의 양으로 감소될 때까지 재충전 사이클을 수행하는 것을 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 압력용기로부터 농축수 흐름을 펌핑하는 것은 출구매니폴드로부터 부스터 펌프를 통하여 상기 농축수 탱크로 농축수 흐름을 펌핑하는 것을 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 그 안에 공급 유체를 갖고 있는 유체 저류조;
    상기 유체 저류조와 농축수 탱크 사이에 배치되는 밸브;
    재충전 사이클 동안 개방되고 투과수 생성 사이클 동안 폐쇄되는 상기 밸브를 통해 상기 유체 저류조와 유체연통하며, 그 안에 농축수를 갖고 있으며, 상부 흐름분배판과 하부 흐름분배판을 구비하며, 상기 상부 흐름분배판 위로 압력용기의 입구와 유체연통하는 농축수 탱크 - 상기 압력용기의 출구는 상기 하부 흐름분배판의 아래로 상기 농축수 탱크와 유체연통함 -;
    고압펌프; 및
    상기 고압펌프를 통해 상기 유체 저류조와 유체연통하며, 투과수 출구 및 역삼투막을 구비하고, 농축수 출구를 갖는 압력용기를 포함하되,
    상기 농축수 탱크는 상기 압력용기와 유체연통하고,
    투과수 생성 사이클 동안 상기 고압펌프는 상기 유체 저류조로부터 압력용기로 고압 하에 추가적인 공급 유체를 펌핑하고, 상기 압력용기는 상기 농축수 출구로부터 상기 농축수 탱크로 농축수 흐름을 연통하고, 상기 농축수 탱크는 상기 압력용기의 입구로 농축수를 연통하고,
    상기 고압펌프는 소정량의 투과수가 상기 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 상기 압력용기 내의 압력을 상승시키는 역삼투압 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 투과수 생성 사이클 동안 상기 압력용기로부터 상기 농축수 탱크로 농축수 흐름을 펌핑하는 부스터 펌프를 추가로 포함하는 역삼투압 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 압력용기는 입구매니폴드 및 출구매니폴드와 연통하는 다수의 부속 체임버를 포함하되, 상기 다수의 부속 체임버는 각각 그 안에 막을 구비하는 역삼투압 시스템.
  16. 제13항에 있어서, 상기 밸브는 체크밸브를 포함하는 역삼투압 시스템.
  17. 제13항에 있어서, 재충전 사이클 동안 개방되는 농축수 탱크의 바닥과 유체연통하는 배출밸브를 추가로 포함하는 역삼투압 시스템.
  18. 제13항에 있어서, 상기 농축수 탱크는 상부와 바닥을 구비하고, 상기 상부는 상기 압력용기의 입구와 유체연통하며 상기 바닥은 상기 압력용기의 출구와 유체연통하는 역삼투압 시스템.
  19. 삭제
  20. 제13항에 있어서, 상기 투과수 출구와 연통하면서 유량계 신호를 발생시키는 유량계를 추가로 구비하고,
    상기 고압펌프는 상기 유량계 신호에 반응하여 제어되는 원심펌프를 포함하는 역삼투압 시스템.
  21. 제1입구를 통해 유체 저류조로부터 저압유체로 제1농축수 탱크를 채우고; 상기 제1농축수 탱크는 상부 흐름분배판 및 하부 흐름분배판을 구비하고,
    제1농축수 탱크의 유체를 상기 상부 흐름분배판의 위로부터 압력용기로 연통시키고, 고압펌프를 이용하여 상기 유체 저류조로부터 상기 압력용기의 입구로 고압 하에 추가적인 유체를 펌핑하고, 상기 압력용기로부터 상기 제1농축수 탱크의 상기 하부 흐름분배판의 아래로 농축수 흐름을 펌핑하고, 제1양의 투과수가 상기 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 상기 고압펌프를 이용하여 상기 압력용기 내의 압력을 상승시키고, 유체 저류조로부터 입구를 통해 저압유체로 제2농축수 탱크를 채우며, 제1투과수 생성 사이클을 종료함으로써, 제1투과수 생성 사이클을 수행하며;
    제2농축수 탱크의 유체를 상기 압력용기로 연통시키고, 상기 고압펌프를 이용하여 유체 저류조로부터 상기 압력용기의 입구로 고압 하에 추가적인 유체를 펌핑하고, 상기 압력용기로부터 상기 제2농축수 탱크로 농축수 흐름을 펌핑하며, 제1양의 투과수가 상기 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 상기 고압펌프를 이용하여 상기 압력용기 내의 압력을 상승시킴으로써, 상기 제1투과수 생성 사이클 후에 제2투과수 생성 사이클을 수행하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제2투과수 생성 사이클을 수행하는 동안 제1재충전 사이클을 수행하는 것을 추가로 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  23. 제21항에 있어서, 제1재충전 사이클로서, 제1농축수 탱크의 배출밸브를 개방함으로써 상기 제1재충전 사이클을 수행하며, 제1체크밸브를 통하여 농축수 탱크의 유체를 유체 저류조의 유체로 대체하는 것을 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 제2농축수 탱크를 채우는 것은 제1투과수 생성 사이클을 수행하는 동안 상기 제2농축수 탱크를 채우는 것을 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  25. 제21항에 있어서, 평형밸브를 이용하여 제1농축수 탱크의 압력을 제2농축수 탱크의 압력과 같게 하는 것을 추가로 포함하는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  26. 제21항에 있어서, 상기 압력을 같게 하는 것은 상기 제1투과수 생성 사이클 후에 수행되는 역삼투압 시스템의 작동방법.
  27. 그 안에 공급 유체를 갖고 있는 유체 저류조;
    제1입구밸브;
    제2입구밸브;
    상기 제1입구밸브를 통해 상기 유체 저류조와 유체연통하고, 상부 흐름분배판과 하부 흐름분배판을 구비하며, 상기 상부 흐름분배판 위로 압력용기의 입구와 유체연통하며, 상기 압력용기의 농축수 출구는 상기 하부 흐름분배판의 아래로 상기 농축수 탱크와 유체연통하는 제1농축수 탱크;
    상기 제2입구밸브를 통해 상기 유체 저류조와 유체연통하는 제2농축수 탱크;
    고압펌프; 및
    상기 고압펌프를 통해 상기 유체 저류조와 유체연통하며, 투과수 출구 및 역삼투막을 구비하고, 농축수 출구를 갖는 압력용기를 포함하되,
    상기 제1농축수 탱크와 상기 제2농축수 탱크는 그 안에 농축수를 갖고 있으며,
    상기 제1농축수 탱크와 상기 제2농축수 탱크는 상기 압력용기와 유체연통하고,
    제1투과수 생성 사이클 동안 상기 제1농축수 탱크는 상기 압력용기에 농축수 흐름을 공급하고, 상기 고압펌프는 고압 하에 추가적인 공급 유체를 상기 유체 저류조로부터 상기 압력용기로 펌핑하며, 상기 압력용기는 농축수 흐름을 상기 제1농축수 탱크 또는 상기 제2농축수 탱크로 연통하고,
    상기 고압펌프는 제1양의 투과수가 상기 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 상기 압력용기 내의 압력을 상승시키고,
    제2투과수 생성 사이클 동안 상기 제2농축수 탱크는 상기 압력용기에 농축수 흐름을 공급하고, 상기 고압펌프는 고압 하에 추가적인 공급 유체를 상기 유체 저류조로부터 상기 압력용기로 펌핑하며, 상기 압력용기는 농축수 흐름을 상기 제1농축수 탱크 또는 상기 제2농축수 탱크로 연통하고,
    상기 고압펌프는 제2양의 투과수가 상기 압력용기의 투과수 출구로부터 생성될 때까지 상기 압력용기 내의 압력을 상승시키는 역삼투압 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제1농축수 탱크와 상기 제2농축수 탱크의 압력을 선택적으로 같게 하는 평형밸브를 추가로 포함하는 역삼투압 시스템.
  29. 제27항에 있어서, 상기 제1농축수 탱크, 상기 제2농축수 탱크 및 상기 압력용기의 입구와 연통하는 제1의 3향 밸브를 추가로 포함하는 역삼투압 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제1농축수 탱크, 상기 제2농축수 탱크 및 상기 압력용기의 입구와 연통하는 제2의 3향 밸브를 추가로 포함하는 역삼투압 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 압력용기로부터 상기 제2의 3향 밸브로 농축수 흐름을 펌핑하는 부스터 펌프를 추가로 포함하는 역삼투압 시스템.
  32. 제30항에 있어서, 상기 제1농축수 탱크는 상부와 바닥을 구비하고, 상기 상부는 상기 제1의 3향 밸브를 통하여 상기 압력용기의 입구와 유체연통하며 상기 바닥은 상기 제2의 3향 밸브를 통하여 상기 압력용기의 출구와 유체연통하는 역삼투압 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 상기 제1농축수 탱크는 상기 상부 흐름분배판의 위로 상기 제1의 3향 밸브와 유체연통하며, 상기 압력용기의 농축수 출구는 상기 제2의 3향 밸브를 통하여 상기 하부 흐름분배판의 아래로 상기 제1농축수 탱크와 유체연통하는 역삼투압 시스템.
  34. 제27항에 있어서, 상기 압력용기는 입구매니폴드 및 출구매니폴드와 연통하는 다수의 부속 체임버를 포함하되, 상기 다수의 부속 체임버는 각각 그 안에 막을 구비하는 역삼투압 시스템.
  35. 제32항에 있어서, 상기 제1입구밸브는 제1체크밸브를 포함하고, 상기 제2입구밸브는 제2체크밸브를 포함하는 역삼투압 시스템.
  36. 제27항에 있어서, 재충전 사이클 동안 개방되는 상기 제1농축수 탱크의 바닥과 유체연통하는 제1배출밸브를 추가로 포함하는 역삼투압 시스템.
  37. 삭제
  38. 제27항에 있어서, 상기 투과수 출구와 연통하면서 유량계 신호를 발생시키는 유량계를 추가로 구비하고,
    상기 고압펌프는 상기 유량계 신호에 반응하여 제어되는 원심펌프를 포함하는 역삼투압 시스템.
KR1020107016949A 2008-01-04 2008-12-30 압력용기 내 다중 막을 갖춘 회분식 역삼투압 시스템 KR101551166B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1911008P 2008-01-04 2008-01-04
US61/019,110 2008-01-04
US2475008P 2008-01-30 2008-01-30
US61/024,750 2008-01-30
US12/342,225 2008-12-23
US12/342,225 US8147692B2 (en) 2008-01-04 2008-12-23 Batch-operated reverse osmosis system with multiple membranes in a pressure vessel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100106547A KR20100106547A (ko) 2010-10-01
KR101551166B1 true KR101551166B1 (ko) 2015-09-08

Family

ID=40843732

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107016793A KR101565366B1 (ko) 2008-01-04 2008-12-30 회분식 역삼투압 시스템
KR1020107016949A KR101551166B1 (ko) 2008-01-04 2008-12-30 압력용기 내 다중 막을 갖춘 회분식 역삼투압 시스템

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107016793A KR101565366B1 (ko) 2008-01-04 2008-12-30 회분식 역삼투압 시스템

Country Status (8)

Country Link
US (2) US8808538B2 (ko)
EP (2) EP2237863B1 (ko)
KR (2) KR101565366B1 (ko)
AU (1) AU2008347315B2 (ko)
DK (1) DK2237863T3 (ko)
ES (2) ES2624627T3 (ko)
SA (2) SA109300011B1 (ko)
WO (2) WO2009088866A1 (ko)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8216473B2 (en) 2008-06-13 2012-07-10 Solution Dynamics, Llc Apparatus and methods for solution processing using reverse osmosis
WO2011053683A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Solution Dynamics, Llc Improved absorption refrigeration cycles; apparatus; and methods
US20110290728A1 (en) * 2010-05-25 2011-12-01 General Electric Company SWRO Pressure Vessel and Process That Increases Production and Product Quality and Avoids Scaling Problems
ITPD20110239A1 (it) * 2011-07-13 2013-01-14 Idropan Dell Orto Depuratori Srl Impianto per la dissalazione dell'acqua d'una rete idrica e metodo per la dissalazione dell'acqua di una rete idrica in particolare mediante detto impianto.
US9227159B2 (en) * 2011-11-15 2016-01-05 General Electric Company Combined microfiltration or ultrafiltration and reverse osmosis processes
WO2013154777A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-17 Dxv Water Technologies, Llc Systems and methods of membrane separation
US9115013B2 (en) * 2012-08-15 2015-08-25 Green Age Technologies Llc Fluid filtration system
US9499776B2 (en) * 2013-02-15 2016-11-22 Noel Robert Kempfert System and method for all-in-one wort preparation
US9764272B2 (en) * 2013-10-28 2017-09-19 Energy Recovery, Inc. Systems and methods for utilizing turbine systems within gas processing systems
US9874216B2 (en) 2013-12-20 2018-01-23 General Electric Company Thrust bearings for centrifugal pumps
WO2016016669A2 (en) * 2014-07-30 2016-02-04 Styliaras Vasilelos Multi stage vapor compression for high efficiency power production and heat pump
ES2720280T3 (es) * 2015-02-05 2019-07-19 Holger Knappe Cabezal de distribución modular para cuerpo de carcasa de membrana
GB2540603A (en) * 2015-07-23 2017-01-25 Ide Technologies Ltd Imroved reverse osmotic process for cleaning water
US10518221B2 (en) 2015-07-29 2019-12-31 Gradiant Corporation Osmotic desalination methods and associated systems
US10370261B2 (en) * 2015-10-30 2019-08-06 MHD Technology Corporation System and method for transportation and desalination of a liquid
US10166510B2 (en) 2016-02-22 2019-01-01 Massachusetts Institute Of Technology Batch pressure-driven membrane separation with closed-flow loop and reservoir
GB2551317A (en) * 2016-06-07 2017-12-20 Ide Technologies Ltd Environmentally friendly water intake and pretreatment system
AU2017330537A1 (en) 2016-09-20 2019-04-11 Aqua Membranes Llc Permeate flow patterns
US9975089B2 (en) 2016-10-17 2018-05-22 Fluid Equipment Development Company, Llc Method and system for performing a batch reverse osmosis process using a tank with a movable partition
WO2018094288A2 (en) 2016-11-19 2018-05-24 Aqua Membranes Llc Flow directing devices for spiral-wound elements
US11684892B2 (en) 2016-12-01 2023-06-27 Pentair Residential Filtration, Llc Water filtration system and method
IL251499B (en) * 2017-04-02 2019-02-28 Efraty Avi Reverse osmosis installation in a closed circuit with a hydraulic arm for desalination with low energy consumption and a high recovery ratio
KR102551387B1 (ko) 2017-04-12 2023-07-04 아쿠아 멤브레인스 인코포레이티드 여과 권취 요소를 위한 단계적 스페이서
KR102355893B1 (ko) 2017-04-20 2022-01-26 아쿠아 멤브레인스 인코포레이티드 나선형 권취 요소를 위한 비-중첩, 비-변형 패턴
US11745143B2 (en) 2017-04-20 2023-09-05 Aqua Membranes, Inc. Mixing-promoting spacer patterns for spiral-wound elements
WO2019075370A1 (en) 2017-10-13 2019-04-18 Aqua Membranes Llc BRIDGE BRACKET AND REDUCED POWER SUPPLIES FOR SPIRAL WINDING ELEMENTS
EP3710141A1 (en) * 2017-11-13 2020-09-23 EMD Millipore Corporation Continuous diafiltration by means of tank cycling
CN112601601B (zh) 2018-07-12 2023-05-16 离心解决方案有限责任公司 离心反渗透系统
WO2020041542A1 (en) 2018-08-22 2020-02-27 Gradiant Corporation Liquid solution concentration system comprising isolated subsystem and related methods
US20220072475A1 (en) * 2018-12-12 2022-03-10 Saravana Perumal SHANMUKHAM Batch and semi-batch pressure and osmotically driven separation processes
SE543305C2 (en) * 2019-04-10 2020-11-24 Bluewater Sweden Ab A water filter unit
WO2021067397A1 (en) * 2019-10-01 2021-04-08 Purdue Research Foundation Double-acting piston batch reverse osmosis desalination assembly and method
AU2020437157A1 (en) * 2020-03-18 2022-10-13 Ctx, Llc Techniques for managing scale formation in water filtration systems and a reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) system implementing same
US20230133424A1 (en) * 2020-03-20 2023-05-04 Oliver Piestert Method for performing working using osmosis
US11633700B2 (en) 2020-04-07 2023-04-25 Aqua Membranes Inc. Independent spacers and methods
DE102020121256A1 (de) * 2020-08-12 2022-02-17 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Verfahren zum Reinigen von Filtereinrichtungen eines Moduls zur Filtration von Fluiden und Modul zu dessen Durchführung
CA3197204A1 (en) 2020-11-17 2022-05-27 Richard STOVER Osmotic methods and systems involving energy recovery
DE102022128233A1 (de) * 2022-10-25 2024-04-25 R.T.S. Rochem Technical Services GmbH Filtervorrichtung ohne Spannbolzen

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060254981A1 (en) 2003-08-17 2006-11-16 Avi Efraty Apparatus for continuous closed circuit desalination under variable pressure a single container

Family Cites Families (113)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1066581A (en) * 1913-07-08 Actiengesellschaft Brown Boveri & Cie Operation of centrifugal pumps.
US659930A (en) * 1898-11-17 1900-10-16 Duston Kemble Steam-turbine.
US893127A (en) * 1907-07-05 1908-07-14 Guy M Barber Steam-turbine.
US1024111A (en) * 1910-08-20 1912-04-23 Stanley Todd H Turbine.
US1022683A (en) * 1910-09-26 1912-04-09 Arnold Kienast Turbine.
US2715367A (en) * 1949-04-06 1955-08-16 Borg Warner Pump and turbine for jet power unit
US2748714A (en) * 1952-10-17 1956-06-05 Fred W Henry Thrust bearing
US3160108A (en) * 1962-08-27 1964-12-08 Allis Chalmers Mfg Co Thrust carrying arrangement for fluid handling machines
US3526320A (en) * 1968-01-18 1970-09-01 Union Tank Car Co Reverse osmosis-ion exchange water purification
US3563618A (en) * 1969-08-13 1971-02-16 Ivanov Viktor V Gas- or liguid-lubricated hydrostatic double-action thrust
BE755769A (fr) * 1969-09-04 1971-02-15 Cummins Engine Co Inc Corps de turbine, notamment pour turbo-compresseur a gaz d'echappement
US3828610A (en) * 1970-01-07 1974-08-13 Judson S Swearingen Thrust measurement
JPS4938641B1 (ko) * 1970-08-06 1974-10-19
US4028885A (en) * 1971-07-15 1977-06-14 Ganley Thomas J Rotary engine
US3748057A (en) * 1972-01-11 1973-07-24 M Eskeli Rotary compressor with cooling
US3969804A (en) * 1973-12-27 1976-07-20 Rajay Industries, Inc. Bearing housing assembly method for high speed rotating shafts
US3999377A (en) * 1974-01-16 1976-12-28 Oklejas Robert A Tesla-type turbine with alternating spaces on the rotor of cooling air and combustion gases
DE2440475C2 (de) * 1974-08-23 1975-12-11 Herbert Prof. Dr.-Ing. 8000 Muenchen Bachl Scheibenförmiges Laufrad einer Strömungsmaschine
US4070280A (en) * 1976-11-17 1978-01-24 Desalination Systems, Inc. Manually operable reverse osmosis apparatus
USRE32144E (en) * 1977-03-28 1986-05-13 Reverse osmosis method and apparatus
US4187173A (en) * 1977-03-28 1980-02-05 Keefer Bowie Reverse osmosis method and apparatus
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
US4288326A (en) * 1978-03-14 1981-09-08 Keefer Bowie Rotary shaft driven reverse osmosis method and apparatus
ES482466A1 (es) * 1978-07-14 1980-06-16 Steinmueller Gmbh L & C Procedimiento para la desalinizacion de soluciones con uti- lizacion de la osmosis inversa.
US4230564A (en) * 1978-07-24 1980-10-28 Keefer Bowie Rotary reverse osmosis apparatus and method
US4243523A (en) * 1978-08-07 1981-01-06 Allied Water Corporation Water purification process and system
US4434056A (en) 1979-04-06 1984-02-28 Keefer Bowie Multi-cylinder reverse osmosis apparatus and method
DE2914964A1 (de) * 1979-04-12 1980-10-16 Bayer Ag Drehrohrreaktor zum waermebehandeln von gut und verfahren unter verwendung dieses drehrohrreaktors
US4255081A (en) * 1979-06-07 1981-03-10 Oklejas Robert A Centrifugal pump
US4432876A (en) * 1980-07-30 1984-02-21 Seagold Industries Corporation Reverse osmosis apparatus and method incorporating external fluid exchange
US4472107A (en) * 1982-08-03 1984-09-18 Union Carbide Corporation Rotary fluid handling machine having reduced fluid leakage
US4632756A (en) * 1982-08-23 1986-12-30 Albany International Corp. Multiple bundle separatory module
US5132090A (en) * 1985-08-19 1992-07-21 Volland Craig S Submerged rotating heat exchanger-reactor
US4814086A (en) * 1985-10-03 1989-03-21 Bratt Russell I Method and apparatus for fluid treatment by reverse osmosis
DE3604760A1 (de) * 1986-02-14 1987-08-20 Hubert Eirich Verfahren und vorrichtung zur konditionierung von kraftwerksreststoffen
US5106262A (en) * 1986-11-13 1992-04-21 Oklejas Robert A Idler disk
US4830572A (en) * 1986-11-13 1989-05-16 Oklejas Jr Eli Idler disk
US4702842A (en) * 1987-01-16 1987-10-27 Donald Lapierre Apparatus for reverse osmosis using fluid recirculation
HU200563B (en) * 1987-03-06 1990-07-28 Laszlo Szuecs Method and apparatus for treating liquids consist of foreign matter by diaphragm filter device
US4973408A (en) * 1987-04-13 1990-11-27 Keefer Bowie Reverse osmosis with free rotor booster pump
US5049045A (en) * 1988-02-26 1991-09-17 Oklejas Robert A Power recovery turbine pump
US5020969A (en) * 1988-09-28 1991-06-04 Hitachi, Ltd. Turbo vacuum pump
US4966708A (en) * 1989-02-24 1990-10-30 Oklejas Robert A Power recovery pump turbine
US4983305A (en) * 1989-02-24 1991-01-08 Oklejas Robert A Power recovery pump turbine
US4921603A (en) * 1989-09-14 1990-05-01 Yen Richard C K Anti-clogging apparatus and method for maximal flux and prolonged filtration time
JPH03222895A (ja) * 1990-01-26 1991-10-01 Hitachi Koki Co Ltd ねじ溝真空ポンプ
DE4020520A1 (de) * 1990-06-28 1992-01-02 Bosch Gmbh Robert Aggregat zum foerdern von kraftstoff vom vorratstank zur brennkraftmaschine eines kraftfahrzeuges
US5082428A (en) * 1990-08-16 1992-01-21 Oklejas Robert A Centrifugal pump
US5132015A (en) * 1990-10-04 1992-07-21 Rohm And Haas Company Flow control for ultra filtration systems
FR2668078B1 (fr) * 1990-10-17 1992-12-24 Dumez Lyonnaise Eaux Procede pour le retrolavage de membrane tubulaires de filtration, et dispositif de mise en óoeuvre.
US5340286A (en) * 1990-10-29 1994-08-23 Wojceich Kanigowski Balanced turbocharger
US5133639A (en) * 1991-03-19 1992-07-28 Sta-Rite Industries, Inc. Bearing arrangement for centrifugal pump
SE505028C2 (sv) * 1992-05-13 1997-06-16 Electrolux Ab Förfarande och anordning för rening av vatten
SE509755C2 (sv) * 1992-05-13 1999-03-01 Electrolux Ab Ventilarrangemang för en trycksatt vattenrenare
RU2032836C1 (ru) * 1992-12-29 1995-04-10 Владимир Николаевич Хмара Вихревой компрессор
US6110375A (en) * 1994-01-11 2000-08-29 Millipore Corporation Process for purifying water
US5482441A (en) * 1994-04-18 1996-01-09 Permar; Clark Liquid flow control system
AU2251495A (en) * 1994-05-02 1995-11-29 Master Flo Technology Inc. Reverse osmosis filtration system
JPH08108048A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Toray Ind Inc 逆浸透分離装置及び逆浸透分離方法
CN1137764C (zh) 1995-06-15 2004-02-11 东丽株式会社 处理流体的设备和生产分离的流体的方法
DK0869918T3 (da) * 1995-12-13 2003-07-21 Garfield Int Invest Ltd Vandafsaltning
US5702229A (en) * 1996-10-08 1997-12-30 Walbro Corporation Regenerative fuel pump
US5819524A (en) * 1996-10-16 1998-10-13 Capstone Turbine Corporation Gaseous fuel compression and control system and method
US5980114A (en) * 1997-01-20 1999-11-09 Oklejas, Jr.; Eli Thrust bearing
US6309174B1 (en) * 1997-02-28 2001-10-30 Fluid Equipment Development Company, Llc Thrust bearing for multistage centrifugal pumps
US6036435A (en) * 1997-03-27 2000-03-14 Pump Engineering, Inc. Thrust bearing
US5951169A (en) * 1997-03-27 1999-09-14 Pump Engineering, Inc. Thrust bearing
JP3008886B2 (ja) * 1997-04-24 2000-02-14 東洋紡績株式会社 中空糸型選択透過膜モジュール
US6116851A (en) * 1997-07-16 2000-09-12 Fluid Equipment Development Company, Llc Channel-type pump
US6017200A (en) * 1997-08-12 2000-01-25 Science Applications International Corporation Integrated pumping and/or energy recovery system
US6120689A (en) * 1997-08-22 2000-09-19 Zenon Environmental, Inc. High purity water using triple pass reverse osmosis (TPRO)
AU4098499A (en) * 1998-06-02 1999-12-20 Nate International Filtration system with modularized energy recovery subsystem
EP1900417B1 (en) * 1998-07-21 2013-09-04 Toray Industries, Inc. Method of bacteriostasis or disinfection for permselective membrane
US6110360A (en) * 1998-09-04 2000-08-29 Hart, Jr.; John E. Low pressure reverse osmosis water purifying system
CA2343402A1 (en) * 1998-09-09 2000-03-16 Pall Corporation Fluid treatment elements, methods for cleaning fluid treatment elements and methods for treating fluids
US6190556B1 (en) * 1998-10-12 2001-02-20 Robert A. Uhlinger Desalination method and apparatus utilizing nanofiltration and reverse osmosis membranes
JP4472050B2 (ja) * 1998-10-20 2010-06-02 日東電工株式会社 造水装置および造水方法
JP2000271460A (ja) * 1999-01-22 2000-10-03 Nitto Denko Corp スパイラル型膜モジュールを用いた処理システムおよび処理方法
US6432310B1 (en) * 1999-01-22 2002-08-13 Nitto Denko Corporation Methods of running and washing spiral wound membrane module
US6713028B1 (en) * 1999-01-26 2004-03-30 Fluid Equipment Development Company, Llc Rotating process chamber with integral pump and energy recovery turbine
WO2000043657A2 (en) * 1999-01-26 2000-07-27 Fluid Equipment Development Co., L.L.C. Hydraulic energy recovery device
US6139740A (en) * 1999-03-19 2000-10-31 Pump Engineering, Inc. Apparatus for improving efficiency of a reverse osmosis system
US6942797B1 (en) * 1999-05-27 2005-09-13 Nate International Filtration using pressure vessel with multiple filtration channels
DE19941349A1 (de) 1999-08-31 2001-03-01 S Med Medizintechnik Gmbh Anlage und Verfahren zum Filtern von Flüssigkeiten
US6709599B1 (en) * 1999-10-27 2004-03-23 Rwe Nukem Corporation Waste water treatment system with slip stream
US6468431B1 (en) * 1999-11-02 2002-10-22 Eli Oklelas, Jr. Method and apparatus for boosting interstage pressure in a reverse osmosis system
US6797173B1 (en) * 1999-11-02 2004-09-28 Eli Oklejas, Jr. Method and apparatus for membrane recirculation and concentrate energy recovery in a reverse osmosis system
AUPQ540200A0 (en) * 2000-02-02 2000-02-24 Aquadyne Incorporated Water distillation systems
SE516417C2 (sv) 2000-05-18 2002-01-15 Electrolux Ab Förfarande och anordning för renspolning av trycksatt vattenrenare
GB2363741B (en) 2000-06-20 2004-08-11 Finch Internat Ltd Energy recovery system
US6299766B1 (en) * 2000-07-06 2001-10-09 Clark Permar Reverse osmosis filtering apparatus with concentrate dilution
US6613233B1 (en) * 2000-08-23 2003-09-02 Univ Illinois Multiple mode industrial process system and method
GB2377928B (en) 2001-07-26 2004-09-22 Finch Ltd Desalination system
EP1440041B1 (en) * 2001-11-05 2009-10-14 Bionomics Ltd. Apparatus and method for producing purified water having high microbiological purity by using a reverse osmosis membrane assembly
US6881336B2 (en) * 2002-05-02 2005-04-19 Filmtec Corporation Spiral wound element with improved feed space
WO2003106003A1 (en) * 2002-06-12 2003-12-24 The Water System Group, Inc. Purified water supply system
US7455778B2 (en) * 2002-10-08 2008-11-25 Water Standard Company Llc Intake for water desalination systems, and methods of use
US6863822B2 (en) * 2002-10-16 2005-03-08 Anthony Pipes Method and apparatus for parallel desalting
US20040211729A1 (en) * 2003-04-25 2004-10-28 Sunkara Hari Babu Processes for recovering oligomers of glycols and polymerization catalysts from waste streams
DE10327401A1 (de) 2003-06-18 2005-01-05 Ksb Aktiengesellschaft Pumpe mit zusätzlicher Fluideinspeisung
WO2005007579A1 (en) * 2003-07-22 2005-01-27 Dct Double-Cone Technology Ag Integrated water decontamination plant and well pump arrangement
DE60326229D1 (de) 2003-08-22 2009-04-02 Danfoss As Umkehrosmose Entsalzungssystem mit einem Druckumwandler
WO2005075061A1 (en) 2004-01-30 2005-08-18 Cartwright Consulting, Co. Brine-conserving nanofiltration water softener system
EP1742724B1 (en) * 2004-04-22 2010-02-10 Bekaert Progressive Composites, LLC Filtration apparatus with pressure vessels for holding cylindrical filtration cartridges
WO2005123232A2 (en) * 2004-06-21 2005-12-29 Membrane Recovery Ltd Ro membrane cleaning method
IL162713A (en) * 2004-06-24 2011-04-28 Desalitech Ltd Apparatus and methods for continuous desalination in closed circuit without containers
US20060157409A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Saline Water Conversion Corporation (Swcc) Optimal high recovery, energy efficient dual fully integrated nanofiltration seawater reverse osmosis desalination process and equipment
US20060157410A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Saline Water Conversion Corporation (Swcc) Fully integrated NF-thermal seawater desalination process and equipment
ES2277509B1 (es) 2005-04-05 2008-06-01 Empresa Mixta De Aguas De Las Palmas, S.A. Desaladoras de osmosis inversa independientes conectadas energicamente.
IL169654A (en) * 2005-07-13 2012-01-31 Desalitech Ltd Continuous membrane filter separation of suspended particles in closed circuit
US20070023347A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Jean-Marie Chabot Liquid separation apparatus
US8128821B2 (en) * 2006-06-14 2012-03-06 Fluid Equipment Development Company, Llc Reverse osmosis system with control based on flow rates in the permeate and brine streams
JP4831480B2 (ja) 2006-06-21 2011-12-07 三浦工業株式会社 膜濾過システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060254981A1 (en) 2003-08-17 2006-11-16 Avi Efraty Apparatus for continuous closed circuit desalination under variable pressure a single container

Also Published As

Publication number Publication date
AU2008347315A1 (en) 2009-07-16
US20090173690A1 (en) 2009-07-09
EP2237863A1 (en) 2010-10-13
SA109300012B1 (ar) 2014-08-25
US8147692B2 (en) 2012-04-03
ES2624627T3 (es) 2017-07-17
ES2627302T3 (es) 2017-07-27
WO2009088870A1 (en) 2009-07-16
US8808538B2 (en) 2014-08-19
EP2237863B1 (en) 2017-05-17
US20090173691A1 (en) 2009-07-09
KR20100106538A (ko) 2010-10-01
WO2009088866A1 (en) 2009-07-16
KR20100106547A (ko) 2010-10-01
DK2237863T3 (en) 2017-08-07
SA109300011B1 (ar) 2013-11-04
KR101565366B1 (ko) 2015-11-03
EP2234701B1 (en) 2017-04-12
AU2008347315B2 (en) 2013-07-04
EP2234701A1 (en) 2010-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101551166B1 (ko) 압력용기 내 다중 막을 갖춘 회분식 역삼투압 시스템
KR101572435B1 (ko) 수동 압력원을 갖춘 회분식 역삼투압 시스템
US20070246425A1 (en) Direct osmosis cleaning
US10279316B2 (en) Closed loop membrane filtration system and filtration device
JP2009148673A (ja) 膜分離装置及び脱塩処理方法
JP3888898B2 (ja) 水の脱塩方法とその装置
PH12019000084A1 (en) Desalination system
US10710024B2 (en) Method and system for performing a batch reverse osmosis process using a tank with a movable partition
US20110290728A1 (en) SWRO Pressure Vessel and Process That Increases Production and Product Quality and Avoids Scaling Problems
CN106428504A (zh) 一种小型反渗透海水淡化装置
CN112789244B (zh) 脱盐系统和方法
KR20230129387A (ko) 담수화 시스템과 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee