KR20230123466A - 액체의 담수화를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

액체의 담수화를 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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게리 부시
로버트 키치
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액퀄리나 일 몬도 엘엘씨
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Abstract

일부 실시형태에 따르면, 액체의 담수화를 위한 시스템은 적어도 하나의 1차 처리 과정, 적어도 하나의 2차 처리 과정으로서, 적어도 하나의 반응기를 포함하는, 적어도 하나의 2차 처리 과정, 및 적어도 하나의 3차 처리 과정을 포함하고, 적어도 하나의 1차 처리 과정은 액체의 pH를 목표 pH 레벨로 조정하고 적어도 하나의 화학적 첨가제를 액체에 추가하도록 구성되고, 적어도 하나의 반응기는 액체를 적어도 350℉의 온도로 가열하고 압력을 액체에 공급하여 액체를 액체 상태로 유지하도록 구성되고, 액체의 용해된 염은 적어도 하나의 화학적 첨가제의 적어도 일부와 반응하여 적어도 하나의 반응기 내에서 불용성 생성물을 형성하도록 구성된다.

Description

액체의 담수화를 위한 시스템 및 방법
본 출원은 일반적으로 유체의 담수화를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 출원은 물의 담수화를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
신선하고 깨끗한 물은 복수의 상이한 용도로 사용되며, 그 중 가장 적지 않은 것은 인간이 소비하는 것이다. 물에서 염, 불순물 및 다른 오염물질을 제거하는 능력은 물이 많은 상이한 목적을 위해 사용되거나 또는 재사용되게 한다. 오염된 수원, 파쇄(fracking) 작업으로부터의 유체 및 염수는 모두 오염 제거되고 염 제거되어 다른 목적을 위해 사용될 수 있다. 깨끗하고 신선한 물의 이용 가능성을 증가시키는 것이 이로울 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 용해된 염을 가진 액체의 담수화를 위한 시스템으로서, 시스템은 적어도 하나의 1차 처리 과정, 적어도 하나의 2차 처리 과정으로서, 적어도 하나의 반응기를 포함하는, 적어도 하나의 2차 처리 과정, 및 적어도 하나의 3차 처리 과정을 포함하고, 적어도 하나의 1차 처리 과정은 액체의 pH를 목표 pH 레벨로 조정하고 적어도 하나의 화학적 첨가제를 액체에 추가하도록 구성되고, 적어도 하나의 반응기는 액체를 적어도 350℉의 온도로 가열하고 압력을 액체에 공급하여 액체를 액체 상태로 유지하도록 구성되고, 액체의 용해된 염은 적어도 하나의 화학적 첨가제의 적어도 일부와 반응하여 적어도 하나의 반응기 내에서 불용성 생성물을 형성하도록 구성되고, 불용성 생성물이 적어도 하나의 반응기 내에서 형성될 때 열이 생성되고, 적어도 하나의 반응기 내에서 형성되는 불용성 생성물의 적어도 일부는 적어도 하나의 3차 처리 과정 동안 액체로부터 제거되도록 구성된다.
일부 실시형태에 따르면, 목표 pH 레벨은 10 이상(예를 들어, 10, 10.5 등)이다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 화학적 첨가제는 인산염(예를 들어, 인산 3나트륨)을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 불용성 생성물은 인산염 및 용해된 염의 양이온을 포함한다. 일부 배열에서, 액체로부터 불용성 생성물을 제거하도록 구성된 적어도 하나의 3차 처리 과정은 여과기를 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 액체로부터 불용성 생성물을 제거하도록 구성된 적어도 하나의 3차 처리 과정은 여과기(예를 들어, 다중 매체 여과기)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 액체로부터 불용성 생성물을 제거하도록 구성된 적어도 하나의 3차 처리 과정은 적어도 하나의 침전 탱크 또는 적어도 하나의 폴리싱 탱크를 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 시스템은 역삼투 또는 임의의 다른 막 기술을 포함하지 않는다.
일부 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 1차 처리 과정은 액체가 적어도 하나의 반응기에 진입하기 전에 액체의 경도의 적어도 일부를 제거하도록 석회 연화를 포함한다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 1차 처리 과정은 모래, 토사, 자갈 및 기체 중 적어도 하나를 제거하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 시스템은 적어도 하나의 열 교환 장치를 더 포함하되, 적어도 하나의 열 교환 장치는 시스템의 하나의 위치에서의 액체로부터 시스템의 상이한 위치에서의 액체로 열을 전달하도록 구성된다.
일부 실시형태에 따르면, 불용성 생성물이 적어도 하나의 반응기 내에서 형성될 때 생성되거나 또는 다른 방식으로 생성되는 열은 시스템이 액체로의 열의 외부 도입 없이 작동하게 하도록 구성된다.
일부 실시형태에 따르면, 시스템은 적어도 하나의 반응기 내에서 액체로 열을 전달하도록 구성되는 외부 가열 시스템을 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 외부 가열 시스템은 오일 가열 시스템을 포함한다. 일부 실시형태에서, 오일 가열 시스템을 통해 순환되는 오일은 식물 기반 오일을 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 시스템은 액체가 시스템의 적어도 하나의 부분을 통해 이동될 때 이동되도록 구성되는 적어도 하나의 터빈을 더 포함하되, 적어도 하나의 터빈은 적어도 약간의 에너지를 생성하도록 구성된다.
일부 실시형태에 따르면, 1차 처리 과정은 적어도 하나의 혼합 탱크를 더 포함하고, 적어도 하나의 혼합 탱크는 액체 내 적어도 하나의 화학적 첨가제의 혼합을 용이하게 하도록 구성된다.
일부 실시형태에 따르면, 시스템은 적어도 하나의 4차 처리 과정을 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 4차 처리 과정은 살균(예를 들어, UV 살균 또는 염소화)을 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 시스템은 해수, 우물 물, 기수, 유압 파쇄 절차(hydraulic fracturing procedure)에서 생성되는 물 및 폐수 중 적어도 하나를 처리하도록 구성된다.
일부 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 반응기는 적어도 400℉, 450℉, 500℉, 550℉ 등의 온도로 액체를 가열하도록 구성된다.
일부 실시형태에 따르면, 용해된 염을 가진 액체의 담수화를 위한 방법은 적어도 하나의 1차 처리 과정을 사용하여 액체를 처리하는 단계, 적어도 하나의 2차 처리 과정을 사용하여 액체를 처리하는 단계로서, 적어도 하나의 2차 처리 과정은 적어도 하나의 반응기를 포함하는, 액체를 처리하는 단계, 및 적어도 하나의 3차 처리 과정을 사용하여 액체를 처리하는 단계를 포함하되, 적어도 하나의 1차 처리 과정은 액체의 pH를 목표 pH 레벨로 조정하고 적어도 하나의 화학적 첨가제를 액체에 추가하도록 구성되고, 적어도 하나의 반응기는 액체를 적어도 350℉의 온도로 가열하고 압력을 액체에 공급하여 액체를 액체 상태로 유지하도록 구성되고, 액체의 용해된 염은 적어도 하나의 화학적 첨가제의 적어도 일부와 반응하여 적어도 하나의 반응기 내에서 불용성 생성물을 형성하도록 구성되고, 불용성 생성물이 적어도 하나의 반응기 내에서 형성될 때 열이 생성되고, 적어도 하나의 반응기 내에서 형성되는 불용성 생성물의 적어도 일부는 적어도 하나의 3차 처리 과정 동안 액체로부터 제거되도록 구성된다.
일부 실시형태에 따르면, 목표 pH 레벨은 10 이상(예를 들어, 10, 10.5 등)이다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 화학적 첨가제는 인산염(예를 들어, 인산 3나트륨)을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 불용성 생성물은 인산염 및 용해된 염의 양이온을 포함한다. 일부 배열에서, 액체로부터 불용성 생성물을 제거하도록 구성된 적어도 하나의 3차 처리 과정은 여과기를 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 액체로부터 불용성 생성물을 제거하도록 구성된 적어도 하나의 3차 처리 과정은 여과기(예를 들어, 다중 매체 여과기)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 액체로부터 불용성 생성물을 제거하도록 구성된 적어도 하나의 3차 처리 과정은 적어도 하나의 침전 탱크 또는 적어도 하나의 폴리싱 탱크를 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 시스템은 역삼투 또는 임의의 다른 막 기술을 포함하지 않는다.
일부 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 1차 처리 과정은 액체가 적어도 하나의 반응기에 진입하기 전에 액체의 경도의 적어도 일부를 제거하도록 석회 연화를 포함한다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 1차 처리 과정은 모래, 토사, 자갈 및 기체 중 적어도 하나를 제거하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 유체 공급원으로부터 담수화될 유체의 담수화를 위한 시스템은 제1 여과 유체 유입부, 제1 여과 유체 유출부를 가진 제1 여과 용기를 포함하고 제1 여과 배수관은 담수화될 유체로부터 큰 입자를 제거하도록 사용된다. 제1 여과 유체 유입부는 유체 공급원과 유체 연통한다. 탈기 유체 유입부가 제1 여과 유체 유출부와 유체 연통하는 탈기 용기가 제공된다. 탈기 용기는 탈기 유체 유출부 및 기체 배출부를 갖는다. 탈기 용기는 담수화될 유체 내에 부유되는 기체의 적어도 일부를 제거한다. 중공형 내부를 가진 가열 용기가 제공된다. 중공형 내부는 제1 유체로 충전된다. 가열 용기는 중공형 내부 내에 배치되고 중공형 내부를 횡단하는 이송관을 갖는다. 이송관은 가열 용기 유입부 및 가열 용기 유출부를 갖는다. 탈기 유체 유출부와 유체 연통하는 가열 용기 유입부가 제공된다. 가열 용기는 가열기에 의해 가열되고 가열 용기 유출부는 일방향 밸브를 갖는다. 적어도 하나의 여과기, 제2 여과 유입부, 제2 여과 유출부 및 제2 배수관을 가진 제2 여과 용기가 제공된다. 제2 여과 유입부는 가열 용기 유출부와 유체 연통한다. 보유 탱크는 제2 여과 유출부와 유체 연통하는 담수화된 유체 유입부를 갖는다. 보유 탱크는 유체가 담수화된 후 유체를 저장한다. 펌프는 시스템을 통해 담수화될 유체를 펌핑하기 위해 사용된다.
일부 실시형태에 따르면, 혼합 탱크가 제공된다. 혼합 탱크는 혼합 탱크 유입부, 혼합 탱크 유출부, 화학물질 유입부 및 혼합 기구를 갖는다. 혼합 탱크가 탈기 용기와 가열 용기 사이에 배치되어 혼합 탱크 유출부가 탈기 유체 유출부와 유체 연통하고 혼합 탱크 유입부가 가열 용기 유입부와 유체 연통한다.
일부 실시형태에 따르면, 이송관은 합금 금속을 포함한다. 합금 금속은 담수화될 유체 내 염을 끌어당기거나 또는 담수화될 유체 내 염이 이송관에 들러붙게 하지 않는다.
일부 실시형태에 따르면, 제1 유체는 오일을 포함한다. 오일은 광유, 해바라기유, 식물성 오일, 올리브유 또는 당업자에게 알려진 임의의 다른 적합한 오일일 수도 있다.
일부 실시형태에 따르면, 일방향 밸브는 미리 결정된 온도에서 개방된다. 이것은 담수화될 유체가 가열 용기를 나가기 전에 특정한 온도로 가열되는 것을 보장한다. 하나의 실시형태에서, 미리 결정된 온도는 400 내지 500℉(예를 들어, 450℉)이다.
일부 실시형태에 따르면, 가열기는 전기 가열기를 포함한다. 가열기는 가열 용기의 중공형 내부 내에 배치될 수도 있거나 또는 가열 용기의 외부로부터 제1 유체를 가열할 수도 있다.
일부 실시형태에 따르면, 가열 용기는 500 내지 600psi(예를 들어, 550psi)의 내부 압력을 포함한다. 이것은 담수화될 유체에서 부유되는 고형물을 유지하는 것을 도와서 담수화될 유체가 이송관을 통해 이동하는 동안 고형물이 침전될 수 없다.
일부 실시형태에 따르면, 열 교환기는 가열 용기에 진입하기 전에 담수화될 유체를 예열하고 담수화될 유체가 가열 용기를 통과한 후 담수화될 유체를 냉각하기 위해 제공된다. 이 실시형태에서, 가열 용기와 열 교환기가 협력하여 작동해서 담수화될 유체를 가열하고 시스템의 효율을 개선시킨다.
일부 실시형태에 따르면, 침전 탱크가 제2 여과 용기와 보유 탱크 사이에 배치되어 담수화될 유체로부터 침전되는 물질을 수집한다. 침전 탱크는 침전 탱크 유입부, 침전 탱크 유출부 및 침전 탱크 배수관을 갖는다. 침전 탱크 유입부는 제2 여과 유출부와 유체 연통하게 제공되고 침전 탱크 유출부는 담수화된 유체 유입부와 유체 연통하게 제공된다.
일부 실시형태에 따르면, 폴리싱 탱크는 침전 탱크와 보유 탱크 사이에 배치된다. 폴리싱 용기는 폴리싱 용기 유입부 및 폴리싱 용기 유출부를 갖고 복수의 수지 비드를 포함한다. 수지 비드는 유체로부터 작은 분자를 제거하는 것을 돕는다. 폴리싱 용기 유입부는 침전 탱크 유출부와 유체 연통하고 폴리싱 용기 유출부는 담수화된 유체 유입부와 유체 연통하게 제공된다.
일부 실시형태에 따르면, 유체를 담수화하는 방법이 개시된다. 담수화될 유체가 제공되고 부유 고형물의 적어도 일부가 여과된다. 유체 내 기체의 적어도 일부는 유체 처리 화학물질이 담수화될 유체에 혼합되기 전에 제거된다. 담수화될 유체는 중공형 내부 내에 배치되고 중공형 내부를 횡단하는 이송관을 가진 중공형 내부를 가진 가열 용기를 통해 수송된다. 이송관은 가열 용기 유입부 및 가열 용기 유출부를 갖는다. 가열 용기는 가열기에 의해 가열된다. 중공형 내부는 제1 유체로 충전되고 이송관은 가열 용기를 통해 담수화될 유체를 수송한다. 가열 용기를 통과한 후, 담수화될 유체는 3미크론보다 더 큰 분자를 제거하도록 여과된다. 이어서 유체가 침전 탱크에서 침전되어 분자를 침전시켜서 담수화된 유체를 생성한다. 담수화된 유체는 보유 탱크에서 수집된다.
일부 실시형태에 따르면, 유체 처리 화학물질은 인산염을 포함한다. 인산염은 인산 3나트륨을 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 유체 처리 화학물질은 분산제를 포함한다. 분산제는 철 산화물 분산제, 예컨대, Dow Chemicals가 판매하는 Acumer 3100™일 수도 있다.
일부 실시형태에 따르면, 침전 탱크의 황산알루미늄을 추가하는 추가의 단계가 완료된다. 황산알루미늄의 추가는 인산염 분자가 용액에서 침전되게 한다.
일부 실시형태에 따르면, 수지 비드로 용기 내 유체를 폴리싱하는 단계는 보유 탱크에 담수화된 유체를 수집하기 전에 완료된다. 수지 비드를 가진 용기는 유체가 침전 탱크를 통과한 후 남아있는 미세한 분자 및 나트륨을 수집하는 것을 돕는다.
일부 실시형태에 따르면, 담수화된 유체가 UV로 처리되어 세균을 사멸시킨다.
본 출원의 이러한 그리고 다른 특징, 양상 및 이점은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시하기 위해 의도되는 특정한 실시형태의 도면을 참조하여 설명된다. 이 도면이 본 명세서에 개시된 다양한 개념을 예시할 목적을 위한 것이고 축척대로 도시되지 않을 수도 있다는 것을 이해한다.
도 1은 물 또는 다른 유체 처리 시스템의 하나의 실시형태의 공정도를 개략적으로 예시하는 도면;
도 2는 물 또는 다른 유체 처리 시스템에 통합되도록 구성된 반응기의 하나의 실시형태를 개략적으로 예시하는 도면;
도 3은 물 또는 다른 유체 처리 시스템의 하나의 실시형태의 공정도를 개략적으로 예시하는 도면;
도 4는 물 또는 다른 유체 처리 시스템의 하나의 실시형태의 공정도를 개략적으로 예시하는 도면;
도 5는 물 또는 다른 유체 처리 시스템의 하나의 실시형태의 공정도를 개략적으로 예시하는 도면;
도 6은 물 또는 다른 유체 처리 시스템의 하나의 실시형태의 공정도를 개략적으로 예시하는 도면; 및
도 7은 하나의 실시형태에 따른 가열 용기의, 부분에서 본, 측면도.
본 명세서에 개시된 유체 처리 시스템 및 방법의 다양한 실시형태가 담수화에 대한 특정한 관련성을 갖지만, 본 명세서에 개시된 특징, 이점 및 다른 특성은 예를 들어, 다양한 염, 다른 용해된 물질, 다른 오염물질 또는 유체로부터의 물질 등의 제거와 같은 다른 적용에서 직접적인 또는 간접적인 적용 가능성을 가질 수도 있다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 몇몇의 실시형태가 특히 유리한데 이것은 이들이 다음의 이득 중 하나, 몇몇 또는 전부를 포함하기 때문이다: (i) 물 또는 다른 액체로부터 염 및 다른 오염물질을 제거하기 위한 향상된 시스템을 제공; (ii) 외부 에너지 입력의 관점으로부터 자급자족 시스템을 제공; (iii) 감소된 탄소 발자국 및/또는 부가적인 환경 이득을 담수화 시스템에 제공; (iv) 역삼투 또는 다른 막 기술에 대한 필요 없이 수원으로부터 염의 제거를 위한 처리 시스템을 제공; 및 (v) 유리하게는 다양한 처리 단계 및 공정에서 활용될 수 있는 열을 생성하는 담수화 시스템을 제공.
도 1은 물 또는 다른 유체 처리 시스템(2)의 하나의 실시형태의 공정도를 개략적으로 예시한다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 도시된 시스템(2)은 물 또는 다른 액체 스트림으로부터 염 및/또는 다른 물질을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 시스템(2)은 다음 중 하나 이상을 담수화하고/하거나 그렇지 않으면 처리하는 데 사용될 수 있다: 해수, 우물 물, 기수, 유압 파쇄 절차에서 생성되고/되거나 사용되는 물(예를 들어, 파쇄수), 폐수(예를 들어, 가정용, 산업용 등) 및/또는 비교적 고농도의 하나 이상의 염을 포함하는 임의의 다른 오수, 액체 스트림 및/또는 액체 공급원.
일부 실시형태에서, 시스템(2)은 최대 300,000ppm(예를 들어, 예를 들어, 최대 300,000, 최대 250,000, 최대 200,000, 최대 150,000, 최대 100,000, 최대 50,000ppm, 전술한 농도 사이의 값 및 범위 등)의 하나 이상의 염을 포함하는 액체 스트림을 처리하도록 구성된다. 시스템(2)은 다음의 염 중 하나 이상을 제거하도록 구성될 수 있다: 염화나트륨, 수산화마그네슘, 염화칼슘, 탄산칼슘, 황산나트륨, 석고 등.
도 1에 요약된 처리 방법은 물 또는 다른 액체의 처리와 관련된 다양한 양상을 용이하게 하는 몇몇의 단계 및 공정을 포함한다. 이러한 단계 및 공정은 예를 들어, 처리될 물 또는 다른 액체의 유형, 처리될 물 또는 다른 액체의 염 농도, 처리될 물 또는 다른 액체의 다른 오염물질 및 물질, 처리될 물 또는 다른 액체의 다른 특성(예를 들어, pH, 온도, 알칼리성 등), 요구되거나 또는 요망되는 목표 처리 레벨, 시스템의 수용력, 시스템의 위치, 시스템이 위치되는 주위 환경 등을 포함하는 하나 이상의 고려사항에 기초하여 유리하게 맞춤화될 수 있다.
따라서, 시스템(2)은 설계를 맞춤화하고 처리와 연관된 전체 성능을 개선시키기 위해 처리 단계 또는 공정 중 하나 이상을 제거하고/하거나 교체하도록 변경될 수 있다. 처리 시스템에 대한 대안적인 설계가 본 명세서에 제공된다. 그러나, 도 1에 그리고 본 출원의 다른 곳에 개시된 처리 시스템에 의해 제공되는 본 발명의 개념 중 적어도 일부를 공유할, 본 출원에 구체적으로 개시되지 않은 부가적인 시스템 설계 및 실시형태가 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 1을 참조하면, 처리 시스템(2)(그리고 대응하는 처리 방법)은 물 또는 다른 액체를 유체 공급원(4)으로부터 처리 스킴(treatment scheme)으로 이송하도록 구성되는 펌프(8)를 포함할 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 유체 공급원(4)은 해수, 우물 물, 기수, 파쇄수, 폐수(예를 들어, 가정용, 산업용 등) 및/또는 임의의 다른 오수, 비교적 고농도의 하나 이상의 염을 포함하는 액체 스트림 및/또는 액체 공급원을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다양한 유체 공급원 중 임의의 공급원을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 유입 펌프(8)는 적어도 부분적으로, 처리 시스템의 수용력, 유체 공급원(4)에 대한 처리 시스템 및 이의 컴포넌트의 위치 및/또는 다른 고려사항 또는 요인에 따라, 단일의 펌프 또는 복수의 펌프를 포함할 수 있다. 펌프는 유체 공급원으로부터 흡입 또는 사이펀 효과(siphoning effect)를 생성하기 위해 설계되고 그렇지 않으면 배열되는 자급식 펌프일 수 있다. 다른 실시형태에서, 처리되는 물 또는 다른 액체는 유체 공급원으로부터 시스템(2)의 처리 단계 또는 과정 중 하나 이상으로의 중력 흐름에 대해 구성될 수 있다. 유체 공급원(4)은 탱크, 용기 및/또는 다른 컨테이너를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 유체 공급원(4)은 호수, 바다 또는 다른 수역, 파이프 등을 포함할 수 있다.
그 다음에, 처리되는 물 또는 다른 액체는 어느 정도의 1차 또는 예비 처리를 겪을 수 있다. 일부 배열에서, 이러한 1차 또는 예비 처리는 예를 들어, 더 큰 물질(예를 들어, 모래, 토사, 자갈, 직물, 유지, 다른 잔여물, 더 큰 아이템 등)과 같은, 더 큰 물질 및 처리되는 물 또는 다른 액체로부터의 물질을 제거하는 것을 도울 수 있다. 하나 이상의 1차 처리 단계, 스테이지 또는 과정 동안 이러한 아이템 및 물질의 제거는 예를 들어, 담수화/처리 시스템의 효율 및 유효성의 개선, 장비, 디바이스 및/또는 시스템을 (예를 들어, 손상, 마모 및 마멸 등에 대해) 보호하는 것 등과 같은 하나 이상의 이점 또는 이득을 제공할 수 있다.
도 1에 대해, 유체 공급원은 모래, 토사 및/또는 자갈을 제거하는 것을 돕는 처리 단계 또는 과정으로 향하게 될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 시스템(2)은 하이드로사이클론 모래 제거기(12), 하이드로사이클론 토사 제거기(16) 및 탈기기/공기 분리기(20)를 포함한다. 이러한 시스템 또는 컴포넌트는 이들을 통한 유체 공급원의 연속적인 흐름을 처리하도록 구성될 수 있다. 대안적인 배열에서, 이러한 시스템 또는 컴포넌트는 배치(batch) 시스템으로서 작동되도록 구성될 수 있다.
일부 배열에서, 처리되는 물 또는 다른 유체의 1차 또는 예비 처리는 도 1에 도시된 것 중 부가적인, 더 적은 그리고/또는 상이한 처리 단계 또는 과정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 처리 시스템 또는 스킴은 하나 이상의 다른 물질(예를 들어, 자갈, 오일, 유지, 더 큰 아이템 등)을 제거하도록 또한 구성될 수 있는, 단일의 단계에서 모래와 토사 제거를 결합시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 1차 침전 탱크는 이러한 아이템 중 하나 이상을 제거하는 것을 돕도록 사용될 수 있다. 1차 침전 탱크는 표적화된 아이템(예를 들어, 모래, 토사, 자갈, 부유 고형물 등)의 중력 침전을 용이하게 하는 관통 속도를 포함하는 연속 흐름 탱크를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 거품 및/또는 오일 제거 디바이스 또는 시스템은 처리되는 특정한 물 또는 다른 유체의 상단부 또는 그 근방에 머무르는 경향이 있는 거품, 오일 및/또는 다른 물질 또는 물질들을 제거하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 거품 트로프 또는 스키머, 분리기 및/또는 다른 디바이스, 컴포넌트 및/또는 시스템이 사용될 수 있다. 게다가, 시스템(2)은 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 시스템에 진입하는 더 큰 아이템을 제거하기 위해 하나 이상의 유입부 스크린 또는 유사한 디바이스 또는 시스템을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 모래 제거기(12)는 처리되는 물 또는 다른 액체에 포함된 부유 고형물 중 대부분 또는 전부를 제거하도록 구성된다. 모래 제거기(12)는 25미크론 또는 ㎛(~0.001인치) 이상인 부유 고형물을 제거하도록 구성될 수 있다. 다른 배열에서, 모래 제거기(12)에 의해 제거될 수 있는 부유 고형물 및/또는 다른 물질은 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 25미크론 초과 또는 미만일 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 모래 제거기(12)는 원심력을 사용하는 하이드로사이클론 원추체를 포함한다. 이러한 원추체는 유리하게는 거의 내지 전혀 유지보수를 필요로 하지 않을 수 있다. 일부 배열에서, 모래 제거기는 처리되는 물 또는 다른 액체가 모래 제거기를 통해 흐르고 처리되게 하기 위해 75피트의 헤드를 필요로 한다. 일부 실시형태에서, 모래 제거기에 진입하는 물 또는 다른 액체의 유입부 압력은 150psi(예를 들어, 100 내지 200, 120 내지 180, 140 내지 160, 100 내지 140, 100 내지 150, 120 내지 140, 120 내지 150, 120 내지 160, 130 내지 140, 130 내지 150, 130 내지 160, 130 내지 170, 140 내지 150, 140 내지 160, 140 내지 170, 140 내지 180, 140 내지 200psi, 전술한 것 사이의 값 및 범위 등)이다.
도 1의 처리 시스템/스킴(2)을 계속해서 참조하면, 처리되는 물 또는 다른 유체는 토사 제거기(16)로 향하게 될 수 있다. 도 1의 실시형태에서 별개의 시스템 또는 과정으로서 도시되지만, 처리 시스템(2)은 모래 및 토사(예를 들어, 단독으로 또는 다른 오염물질 또는 물질과 함께)를 제거하는 것을 돕도록 단일의 처리 시스템을 포함할 수 있다. 대안적으로, 1개, 2개 또는 더 많은 상이한 단계 또는 과정은 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 다양한 표적화된 오염물질 및/또는 물질을 제거하도록 사용될 수 있다.
토사 제거기(16)는 5미크론 또는 ㎛(~0.0002인치) 이상인 부유 고형물을 제거하도록 구성될 수 있다. 다른 배열에서, 토사 제거기(16)에 의해 제거될 수 있는 부유 고형물 및/또는 다른 물질은 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 5미크론 초과 또는 미만일 수 있다. 일부 배열에서, 토사 제거기는 처리되는 물 또는 다른 액체가 토사 제거기를 통해 흐르고 처리되게 하기 위해 75피트의 헤드를 필요로 한다. 일부 실시형태에서, 토사 제거기에 진입하는 물 또는 다른 액체의 유입부 압력은 150psi(예를 들어, 100 내지 200, 120 내지 180, 140 내지 160, 100 내지 140, 100 내지 150, 120 내지 140, 120 내지 150, 120 내지 160, 130 내지 140, 130 내지 150, 130 내지 160, 130 내지 170, 140 내지 150, 140 내지 160, 140 내지 170, 140 내지 180, 140 내지 200psi, 전술한 것 사이의 값 및 범위 등)이다.
1차 또는 예비 단계 중 임의의 단계로부터 제거되는 고형물(예를 들어, 모래, 토사, 자갈, 오일, 유지, 더 큰 아이템 등)은 매립되고, 재사용되고, 재처리되고, 재활용되고, 재생되고/되거나 그렇지 않으면 요망되거나 또는 요구되는 바와 같을 수 있다.
일부 실시형태에서, 도 1의 처리 시스템 또는 스킴(2)에 예시된 바와 같이, 1차 또는 예비 처리 과정은 공기 분리 또는 탈기(20)를 포함할 수 있다. 공기 분리기 또는 탈기(20)는 처리되는 물 또는 다른 액체로부터 이산화탄소, 산소 및/또는 다른 기체를 제거하도록 사용될 수 있다. 이러한 기체는 주위 환경으로 자유롭게 탈출하도록 허용될 수 있다. 그러나, 처리되는 물 또는 다른 액체로부터 스트립핑되거나 또는 그렇지 않으면 제거되는 기체의 특성에 따라, 이러한 기체에 대한 부가적인 처리가 요망되거나 또는 요구될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 유체 공급원으로부터 스트립핑되거나 또는 그렇지 않으면 분리되는 기체는 처리되거나 또는 중화되어야 하는(예를 들어, 탄소 스크러버, 연소 또는 태움 디바이스 등으로 향하게 되는) 악취가 나는, 가연성 그리고/또는 다른 기체를 포함할 수 있다.
도 1을 계속해서 참조하면, 처리 시스템은 하나 이상의 부가적인 단계 또는 과정을 (예를 들어, 1차 또는 예비 처리의 부분으로서) 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 처리되는 물 또는 다른 액체가 하나 이상의 석회 연화 탱크 또는 유사한 처리 단계(32)로 향하게 되어 처리되는 물 또는 다른 액체로부터 경도 및/또는 부가적인 원하지 않은 물질 및 아이템을 제거할 수 있다.
일부 실시형태에서, 연화 탱크(32)에서 형성되거나 또는 그렇지 않으면 존재하는 석회 또는 다른 침전제는 제거를 위해 응고되고 침전될 수 있다. 연화 탱크(32)는 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 석회, 탄산염(예를 들어, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 등) 및/또는 물 경도에 기여하는 다른 물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 일부 배열에서, 응고 및/또는 침전을 촉진하는 황산알루미늄, 소다회, 수화된 석회 및/또는 다른 화학물질은 물 또는 액체가 이러한 처리 디바이스, 시스템 또는 단계에 진입하는 동안 그리고/또는 전에 처리되는 물 또는 다른 액체에 추가될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 하나 이상의 연화 탱크(32)를 통해 처리되는 물을 처리하는 것은 하류 반응기에 대한 응력을 완화하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 반응기(들)의 상류의 위치에서 물로부터 석회, 경도 및/또는 다른 물질을 제거하는 것은 반응기(들)의 과응력을 방지할 수 있다. 일부 배열에서, 이전의 단계에서 제거되지 않는다면, 이러한 물질이 또한 반응기(들) 내에서 불용성 물질을 형성하여, 수용력을 감소시키고, 작동 효율을 낮추고/낮추거나 그렇지 않으면 반응기(들)의 작동에 부정적으로 영향을 줄 수 있다.
석회 연화 탱크 또는 유사한 처리 단계(32) 내 반응이 발생하도록 구성될 수 있으므로 처리되는 물 또는 다른 액체의 온도는 적어도 130℉(예를 들어, 적어도 130, 135, 140, 145, 150℉, 130 내지 140, 140 내지 150, 130 내지 150, 140 내지 160℉, 전술한 것 사이의 값 및 범위 등)이다. 처리되는 물 또는 다른 액체의 (예를 들어, 주위 온도 또는 유체 공급원의 물의 온도에 대한) 상승된 온도는 석회 연화 과정 내에서 발생할 수도 있는, 응고 및 침전을 포함하는 화학적 반응을 용이하게 할 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 이러한 물 또는 다른 액체를 하나 이상의 석회 연화 탱크(32)로 향하게 하기 전에 처리되는 물 또는 다른 액체의 온도를 증가시키기 위해, 물 또는 다른 액체는 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 하나 이상의 열 교환기(24, 28)를 통해 그리고/또는 그 근방으로 향하게 될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 이러한 열 교환기가 (예를 들어, 반응기(56) 내 반응의 결과로서) 처리 과정 동안 생성되는 열을 이용하여 유리하게는 외부 에너지 공급의 필요성을 감소시키거나 또는 제거하여 물 또는 다른 액체의 필수적인 가열을 달성할 수 있다.
석회, 탄산마그네슘 및/또는 연화의 결과로서 침전되는 다른 물질은 제거 전에 침전되도록 허용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 폐스트림은 석고 보드, 벽돌 및 다른 아이템 내 포함을 위해 사용될 수 있다. 염화칼륨, 칼륨을 포함하는 다른 응고제/침전제 등은 또한 유리하게는 연화 단계 또는 과정(32)을 사용하여 처리되는 물 또는 다른 액체로부터 제거될 수 있다.
일부 배열에서, 연화 탱크(32)가 테이퍼진(예를 들어, 원추형) 하단부를 포함하여 탱크(32)에서 형성되고 침전된 응고제 및 다른 침전제를 포획하는 것을 도울 수 있다. 이 폐기물 스트림은 중력 및/또는 펌핑을 통해 제거될 수 있다.
도 1에 예시된 처리 시스템 및 스킴(2)을 포함하는, 본 명세서에 개시된 실시형태 중 임의의 실시형태에 대해, 하나 이상의 흐름 제어 및/또는 다른 기계적, 전기 기계적 및/또는 다른 디바이스 또는 컴포넌트가 (예를 들어, 본 출원에서 예시되거나 또는 논의되지 않을지라도) 제공될 수 있다. 이러한 디바이스 또는 컴포넌트는 특정한 시스템 설계 또는 구성에 의해 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 펌프, 파이프, 채널, 위어(weir), 배플 및/또는 다른 유압식 연결기 또는 컴포넌트, 밸브(예를 들어, 점검 밸브 또는 역류 방지 밸브), 터빈(예를 들어, 유리하게는 이들을 통해 그리고/또는 지나 흐르는 물 또는 다른 액체를 이용함으로써 에너지를 생성함), 제어기 등을 제한 없이 포함할 수 있다.
도 1을 계속해서 참조하면, 처리되는 물 또는 다른 액체는 하나 이상의 열 교환기 및/또는 다른 열 전달 디바이스, 컴포넌트 또는 시스템(24, 28, 40)을 통과하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 이러한 열 교환기 또는 유사한 디바이스가 처리 시스템 또는 스킴(2) 내에서 발생하는 발열 반응을 이용하여 시스템/스킴의 작동과 관련된 전체 에너지 소비 요건을 유리하게는 낮출 수 있다(예를 들어, 낮추고, 제거하는 등).
그러나, 일부 실시형태에서, 본 명세서에 개시된 시스템 및/또는 관련된 처리 방법 또는 스킴 또는 이들의 등가물은 열 교환기 또는 다른 열 전달 디바이스, 컴포넌트 또는 시스템의 포함 없이 제공될 수 있다. 따라서, 처리 시스템 및 스킴은 적어도 일부 외부적으로 공급되는 에너지를 사용하여 전력공급받을 수 있다. 이러한 에너지는 전기 에너지(예를 들어, 지방 자치제의 전력 회사에 의해 제공되는 바와 같음), 하나 이상의 녹색 또는 클린 기술(예를 들어, 태양열 발전, 풍력, 터빈 등)에 의해 공급되는 에너지, 임의의 다른 전력원 등일 수 있다.
일부 실시형태에서, 일단 처리되는 물 또는 다른 액체가 (예를 들어, 더 큰 아이템, 모래, 토사, 자갈, 다른 고형물, 석회, 탄산마그네슘, 경도에 기여하는 물질, 염화칼륨, 다른 침전제, 기체 및/또는 다른 오염물질, 물질, 물질 및/또는 성분을 제거하기 위해) 요망되거나 또는 요구되는 레벨의 1차 또는 예비 처리를 겪었다면, 물 또는 다른 액체는 하나 이상의 제2 처리 단계 또는 과정으로 향하게 될 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 물은 표적화된 염 또는 다른 용해된 고형물을 제거하는 과정이 개시될 수 있는 반응기에 진입할 수 있다.
도 1을 참조하면, 처리되는 물 또는 다른 액체가 시스템(2)의 하나 이상의 반응기(56)에 진입하기 전에, 이것은 특정한 화학적 첨가제의 도입이 발생할 수 있는 하나 이상의 혼합 탱크(36) 및/또는 다른 단계로 향하게 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 처리되는 물 또는 다른 액체의 pH는 10 이상(예를 들어, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 10 내지 11, 11 내지 12, 10 내지 12, 12 내지 13, 10 내지 13, 전술한 값 및 범위 사이의, 13 초과의 값 등)으로 증가된다.
일부 실시형태에 따르면, 가성 소다(예를 들어, 수산화나트륨) 및/또는 임의의 다른 염기가 처리되는 물 또는 다른 액체에 추가되어 pH를 요망되거나 또는 요구되는 레벨로 증가시킨다. 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 예를 들어, 소다회, 인산 3나트륨(tri인산나트륨: TSP), 황산알루미늄 등과 같은, 다른 첨가제가 또한 반응기(들)(56)의 상류의 처리되는 물 또는 다른 액체에 도입될 수 있다. 이 부가적인 첨가제 중 하나 이상은 또한 이들이 본질적으로 염기성이라면 pH를 증가시키는 것을 도울 수 있다.
일부 실시형태에서, 처리되는 물 또는 다른 액체의 pH는 5 내지 8(예를 들어, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 5 내지 8, 5 내지 7, 5 내지 6, 6 내지 8, 6 내지 7, 7 내지 8, 전술한 값과 범위 사이의 pH 값 등)로부터 10 이상으로 상승된다. 다른 실시형태에서, 처리되는 물 또는 다른 액체의 유형에 따라, 시작 pH는 5 미만 또는 8 초과일 수 있다.
위에서 언급되는 바와 같이, 하나 이상의 다른 화학물질 또는 첨가제는 혼합 탱크(36) 내 처리되는 물 또는 다른 액체에 제공될 수 있다. 예를 들어, 인산 3나트륨(TSP)이 물에 추가되어 표적화된 이온이 결합되고 새로운 분자/물질을 형성하게 하는 반응기(들) 내에서 필수적인 인산염 분자를 제공할 수 있다. 일부 실시형태에서, 유리하게는 반응기(들) 내에서 형성되는 분자 및/또는 다른 물질은 인산나트륨, 인산칼슘, 인산마그네슘, 나트륨, 칼슘, 마그네슘 등을 포함하는 다른 분자를 제한 없이 포함한다. 따라서, 일부 실시형태에서, 처리되는 물 또는 다른 액체에 대한 TSP의 추가는 (예를 들어, 반응기 내에서 형성되는 분자 또는 다른 물질의 결과로서) 경도를 감소시킬 수 있다.
혼합 탱크(36) 내 반응이 발생하도록 구성될 수 있으므로 처리되는 물 또는 다른 액체의 온도는 적어도 100℉(예를 들어, 적어도 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160℉, 100 내지 160, 100 내지 150, 100 내지 140, 100 내지 130, 100 내지 120, 100 내지 110, 110 내지 160, 110 내지 150, 110 내지 140, 120 내지 160, 130 내지 160, 130 내지 140, 140 내지 150, 130 내지 150, 140 내지 160℉, 전술한 것 사이의 값 및 범위 등)이다. 하나의 실시형태에서, 처리되는 물 또는 다른 액체의 온도는 150 내지 170℉(예를 들어, 150, 155, 160, 165, 170℉ 등)이다. 혼합 탱크(36) 내 상승된 온도는 처리되는 물 또는 다른 액체에 대한 다양한 첨가제의 반응 시간을 증가시키고, 따라서 전체 처리 시스템 및 방법을 개선시킬 수 있다.
일부 실시형태에서, TSP 및/또는 다른 첨가제의 양은 처리되는 물 또는 다른 액체의 하나 이상의 속성 또는 특성에 따라 제어된다. 하나 이상의 센서 및/또는 다른 검출 디바이스 또는 컴포넌트가 처리 시스템(2) 전반에 걸친 다양한 위치에 전략적으로 배치되거나 또는 그렇지 않으면 포함되어 특정한 화학적, 물리적 또는 다른 매개변수를 검출할 수 있다. 예를 들어, 이러한 센서 또는 다른 디바이스는 처리되는 물 또는 다른 액체 내 특정한 화학물질 또는 성분(예를 들어, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 다른 금속 이온, 염화물, 다른 이온, 경도 및/또는 알칼리성에 기여하는 물질, 인산염 등)의 농도를 검출할 수 있다. 게다가, 센서 및/또는 다른 디바이스는 pH, 온도, 압력, 흐름 속도, 열 등 중 하나 이상을 검출하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 이러한 센서 및/또는 다른 디바이스로부터 획득되는 정보가 사용되어 처리 시스템(2)의 작동의 하나 이상의 양상을 변경할 수 있다. 이러한 제어는 자동으로, 반자동으로, 수동으로 등으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 혼합 탱크(36)의 상류에 위치된 pH 센서는 시스템이 적절한 양의 가성 소다(예를 들어, 수산화나트륨)를 처리되는 물 또는 다른 액체에 추가하여 물 또는 다른 액체의 pH를 요망되거나 또는 표적화된 레벨(예를 들어, 10 또는 10.5)로 조정하게 할 수 있다. 마찬가지로, 유사한 위치를 따라 위치된 인산염 센서는 적절한 양의 TSP 및/또는 다른 인산염-함유 물질이 반응기에 앞서 물에 제공되는 것을 보장할 수 있다. 따라서, 이러한 센서 및 다른 측정 디바이스의 사용은 시스템의 의도된 반응(예를 들어, 화학적 반응, 열 전달 반응 등)이 요망되거나 또는 요구되는 전략에 따라 발생하는 것을 보장하는 것을 도울 수 있다.
일부 배열에서, 시스템(2)은 다양한 처리 단계, 디바이스, 시스템 및 서브시스템 및 시스템의 다른 컴포넌트로부터 데이터 및 정보를 수신하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 이러한 프로세서는 수신된 데이터 및/또는 다른 정보를 고려하여 시스템의 하나 이상의 양상의 작동을 변화시키도록 프로그래밍되고 그렇지 않으면 구성될 수 있다. 실시예로서, 이러한 데이터 및 정보는 시스템 내에 포함된 다양한 센서 또는 다른 디바이스(예를 들어, 온도 센서, 화학적 농도 센서, 압력 센서, pH 센서, 레벨 센서 등)에 의해 검출되는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 처리되는 물 또는 다른 액체에 제공되는 TSP(및/또는 다른 인산염-함유 첨가제)의 양은 적어도 부분적으로 물 또는 다른 액체 내 총 용해된 고형물(TDS)의 농도에 적어도 부분적으로 의존적이다. 일부 실시형태에서, 물의 TDS의 전체 양은 기준으로서 사용된다. 그러나, 다른 대안에서, TDS(예를 들어, 나트륨, 칼슘, 염화물 등)에 기여하는 물 내 물질의 특정한 유형은 기준으로서 사용된다. 이러한 스킴은 적절한 양의 인산염 및/또는 다른 화학적 화합물, 성분 및/또는 물질이 반응기에 앞서 물에 제공되는 것을 보장하는 것을 도울 수 있다. 이러한 첨가제의 적절한 양은 반응기 내에서 발생할, 예상되는 화학적 결합, 반응 및 형성, pH에 대한 이러한 첨가제의 영향 및/또는 다른 고려사항에 적어도 부분적으로 의존적일 수 있다.
하나의 실시형태에서, TSP 및/또는 다른 첨가제의 양은 처리되는 물 또는 다른 액체의 TDS의 농도와 일치될 수 있다(예를 들어, 농도에 대해 1 대 1 비). 그러나, 다른 실시형태에서, 첨가제의 상대적인 양이 변경될 수 있다. 따라서, 이러한 비는 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 첨가제 대 TDS의 1:1 미만 또는 1:1 초과(예를 들어, 0.5:1, 0.75:1, 1:1, 1.25:1, 1.5:1, 2:1 등)일 수 있다.
일부 실시형태에서, 혼합 탱크(36)는 30초 내에(예를 들어, 30, 25, 20, 15, 10, 5초, 0 내지 30초, 0 내지 20초, 0 내지 10초, 전술한 값 또는 범위 사이의 시간 등 내에) 처리되는 물 또는 다른 액체에 제공되는 임의의 화학물질 또는 다른 첨가제를 완전히 혼합하도록 구성된다.
일부 배열에 따르면, 혼합 탱크(들)(36) 내 처리되는 물 또는 다른 액체의 온도는 적어도 100℉(예를 들어, 적어도 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160℉, 100 내지 110, 100 내지 120, 100 내지 130, 100 내지 140, 100 내지 150, 110 내지 120, 110 내지 130, 110 내지 140, 110 내지 150, 130 내지 140, 140 내지 150, 130 내지 150, 140 내지 160℉, 전술한 것 사이의 값 및 범위 등)이다.
일부 실시형태에서, 혼합 탱크(들)(36) 내 처리되는 물 또는 다른 액체의 온도는 적어도 160℉(예를 들어, 적어도 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 220, 225, 230℉, 전술한 것 사이의 값 및 범위 등, 230℉ 초과 등)이다. 처리되는 물 또는 다른 액체의 (예를 들어, 주위 온도 또는 유체 공급원의 물의 온도에 대한) 상승된 온도는 반응 시간을 요망되거나 또는 요구되는 레벨로 증가시키는 것을 포함하여, 화학적 반응을 용이하게 할 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 혼합 탱크(36)는 예를 들어, 임펠러, 주입기 디바이스, 다른 혼합 컴포넌트, 디바이스 또는 시스템 등과 같은, 하나 이상의 혼합 기술을 포함한다. 일부 배열에서, 혼합 탱크(36) 내에서 그리고/또는 상류에서 처리되는 물 또는 다른 액체로 도입되는 화학물질 및/또는 다른 첨가제는 상대적으로 짧은 시간 기간 내에 물 또는 다른 액체와 결합되도록(예를 들어, 균일한 또는 일반적으로 또는 실질적으로 균일한 용액을 형성하도록) 구성된다. 일부 실시형태에서, 이러한 시간 기간은 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 1분 이하(예를 들어, 60초, 50초, 40초, 30초, 20초, 10초, 5초, 5 내지 10초, 0 내지 10초, 0 내지 20초, 10 내지 20초, 0 내지 30초, 0 내지 60초, 전술한 것 사이의 값 및 범위 등)일 수 있다.
일부 실시형태에서, 혼합 탱크(들)(36) 내 그리고 반응기(들)(56) 전에 첨가제로서 TSP의 사용은 하나 이상의 이득 및 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일단 처리되는 물 또는 다른 액체가 처리 시스템(2)의 하나 이상의 반응기(56)로 향하게 된다면 TSP의 인산염은 이들의 전기 전하(예를 들어, 음 또는 이온 전하)로 인해, 나트륨 또는 다른 양이온(예를 들어, 양이온)을 끌어당기는 것을 도울 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 더 높은 pH는 혼합 탱크(들)(36) 내 화학물질 및/또는 다른 첨가제의 추가에 의해 달성될 수 있다. 처리되는 물 또는 다른 액체 내 수소 이온의 더 높은 농도로 변경될 것이므로 더 높은 pH가 과정에 유리할 수 있다. 이러한 이온은 본 명세서에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 반응기(들)(56) 내에서 발생하는 반응을 도울 수 있다.
도 1에 도시된 처리 시스템 및 스킴을 계속해서 참조하면, 하나 이상의 혼합 탱크(36)를 나가는 처리되는 물 또는 다른 유체는 하나 이상의 반응기(56)로 향하게 될 수 있다. 도 1에 예시된 바와 같이, 처리되는 물 또는 다른 유체는, 이러한 물 또는 다른 액체가 하나 이상의 반응기(56)에 진입하기 전에 하나 이상의 열 교환기 또는 다른 열 전달 디바이스 또는 시스템(40)으로 임의로 향하게 되어 물 또는 다른 액체의 온도를 유리하게는 조정(예를 들어, 증가)할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 예시된 바와 같이, 시스템(2)의 하나 이상의 반응기(56)로 이송되는 물 또는 다른 액체는 하나 이상의 반응기(56)를 나가는 물 또는 다른 유체와 유체 및 열 연통하는 예열 교환기(40)를 통해 향하게 될 수 있다. 처리되는 물 또는 다른 유체의 온도가 반응기의 결과 및 반응기(들)(56) 내 과정으로서 증가되기 때문에, 처리되는 물 또는 다른 유체는 반응기(들)(56)를 나가는 상승된 온도를 가질 것이다. 예를 들어, 일부 배열에서, 반응기(들)(56)를 나가는 물 또는 다른 액체의 온도는 450 내지 600℉일 수 있다. 반응기(들)(56) 내에서 처리되는 이 물 또는 다른 액체의 적어도 일부가 하나 이상의 열 교환기 및/또는 다른 열 전달 디바이스 또는 시스템으로 향하게 되어 반응기(들)(56)에 진입하는 물 또는 다른 액체로 열을 전달할 수 있다. 그 결과, 하나 이상의 반응기(들)(56)의 유입부로 향하게 되는 물 또는 다른 액체의 온도는 증가될 수 있다. 동시에, 반응기(들)를 나가는 물 또는 다른 액체의 온도는 (예를 들어, 열 전달의 결과로서) 감소될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 처리 시스템(2)의 하나 이상의 반응기(56)에 진입하는 물 또는 다른 액체의 온도는 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 350℉ 초과(예를 들어, 350 내지 360, 360 내지 370, 370 내지 380, 380 내지 390, 390 내지 400, 350 내지 400, 355 내지 365, 355 내지 400, 350 내지 380, 400 내지 425, 425 내지 450, 450 내지 500℉, 전술한 값 및 범위 사이의 값 및 범위, 500℉ 초과 등)로 증가될 수 있다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 반응기(56)에 진입하는 물 또는 다른 액체의 온도는 350℉ 미만(예를 들어, 300 내지 350, 300 내지 310, 310 내지 320, 320 내지 330, 330 내지 340, 340 내지 350, 310 내지 350, 310 내지 340, 310 내지 330, 320 내지 350, 320 내지 340, 전술한 것 사이의 값 및 범위, 300℉ 미만 등)일 수 있다.
일부 실시형태에서, 처리되는 물 또는 다른 액체는 반응기에 있을 때 적어도 357℉의 온도에 도달해야 한다. 반응기(56) 내에서 발생하는 표적화된 화학 공정은 훨씬 더 높은 온도(예를 들어, 357 내지 400, 357 내지 360, 360 내지 370, 370 내지 380, 380 내지 390, 390 내지 400, 400 내지 425, 425 내지 450, 400 내지 450, 450 내지 500, 400 내지 500, 500 내지 550, 550 내지 600, 500 내지 600℉, 전술한 값 또는 범위 사이의 온도, 600℉ 초과의 온도 등)에 의해 가속화되거나 또는 그렇지 않으면 향상될 수 있다. 그러나, 다른 배열에서, 하나 이상의 다른 요인(예를 들어, 압력, pH, 반응기에서 또는 그 상류에서 물 또는 액체에 추가되는 화학적 첨가제 등)에 기초하여, 반응기(56) 내에서 처리되는 물 또는 액체의 원하는 온도는 357℉ 미만(예를 들어, 300 내지 310, 300 내지 320, 300 내지 330, 300 내지 340, 300 내지 350, 300 내지 355, 325 내지 350, 350 내지 355, 350 내지 357, 250 내지 300, 200 내지 250, 200 내지 300℉, 전술한 값 및 범위 사이의 온도, 200℉ 미만의 온도 등)일 수 있다.
아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 반응기 내 물 또는 다른 액체의 이러한 최소 온도(예를 들어, 357℉)는, 하나 이상의 다른 요인(예를 들어, 압력, pH, 흐름 속도, 반응기에서 또는 그 상류에서 물 또는 액체에 추가되는 화학적 첨가제 등)과 함께, 제거를 위해 표적화된 염의 화학반응을 용이하게 할 수 있고/있거나 물 자체의 화학반응은 원하는 결과(예를 들어, 물로부터 염 및/또는 다른 물질의 제거)를 달성하기 위해 유리하게 변경될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 반응기(56) 내 물의 상승된 온도는 내부에 포함된 분자를 포함하여, 처리되는 액체의 화학반응을 선택적으로 그리고 유리하게 변경하는 기회를 제공한다. 위에서 언급된 바와 같이, 반응기(56) 내 물에 대한 표적화된 온도가 물의 끓는점 초과인 것을 고려하면, 반응기(56) 내 물 또는 액체의 압력은 물을 물의 액체 상태로 유지하기 위해 대기압 초과로 증가되어야 할 것이다. 실시예로서, 하나의 실시형태에 따르면, 반응기 내 액체로서 물을 유지하기 위해, 물 온도가 350℉ 내지 500℉일 때, 반응기 내 물의 압력은 400 내지 500psi 또는 초과로 유지된다.
일부 실시형태에서, 반응기 내 물의 상승된 온도(예를 들어, 357℉ 초과의 온도), 반응기 내 물의 압력(예를 들어, 400 내지 500psi), 물의 pH(예를 들어, 10, 10.5 이상), 반응기를 통해 흐르는 물의 속도(예를 들어, 5 feet/sec 이상), 반응기 내 특정한 화학물질 또는 첨가제(예를 들어, 인산염)의 존재 및/또는 하나 이상의 다른 요인은 예를 들어, 나트륨, 칼슘, 마그네슘 등과 같은, 물 내 표적화된 이온과 결합하는 분자의 형성을 용이하게 할 수 있다. 시스템(2)의 하나 이상의 반응기(56) 내에서 형성되는 이러한 분자는 분자가 물로부터 제거될 수 있는 후속 처리 단계(예를 들어, 여과, 침전, 폴리싱 등)로 분자가 향하게 될 때 안정적인 형태(예를 들어, 불용성)를 유지할 수 있다.
따라서, 일부 실시형태에서, 본 명세서에서 개시된 다양한 시스템 및 방법은 역삼투 및/또는 다른 막 기술의 사용 없이 염, 경도 및/또는 다른 표적화된 물질을 제거하도록 사용될 수 있다. 그러나, 일부 배열에서, 본 명세서에서 개시된 다양한 시스템 및 방법은 하나 이상의 막 기술(예를 들어, 역삼투, 다른 막 등)을 사용하여 보완될 수 있다. 이러한 구성에서, 처리 과정은 기존의 기술에 비해 하나 이상의 이득(예를 들어, 염분이 많은 물 스트림을 처리하고, 처리 시스템을 구성하고/하거나 작동시키는 전체 비용을 감소시키고, 거의 내지 전혀 없는 외부 에너지를 활용하는 더 환경적으로 이로운 시스템을 제공하는 등인 시스템)을 여전히 제공할 수 있다.
반응기(56)는 원하는 압력이 반응기를 통과하는 물 또는 다른 액체에 대해 유지될 수 있는 것을 보장하도록 둘러싸인 용기 또는 다른 탱크를 포함할 수 있다. 도 2에 개략적으로 예시된 바와 같이, 반응기(56)는 처리되는 물 또는 다른 액체가 통과하도록 구성되는 주 챔버 또는 부분(58)을 포함할 수 있다. 주 챔버(58)의 하나 이상의 영역과 인접하게 그리고/또는 이를 따라, 2차 챔버 또는 부분(57)이 포함될 수 있다. 이러한 2차 챔버 또는 부분(57)은 주 챔버 또는 부분(58)을 통과하는 물을 (예를 들어, 열 전달을 통해) 열역학적으로 가열하도록 의도된 오일 및/또는 또 다른 유체를 수용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 2차 챔버 또는 부분은 이를 통해 가열된 오일을 순환시키도록 구성된다. 사용될 수 있는 가능한 오일은 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 해바라기, 아보카도, 올리브, 다른 식물 기반 또는 천연 오일, 합성 오일, 전술한 것의 조합 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
도 1을 참조하면, 시스템(2)은 반응기(들)(56) 내에서 처리되는 물 또는 다른 액체로 열을 전달하도록 사용될 수 있는 보조 열 생성 시스템을 포함할 수 있다. 도 2와 관련되어 위에서 논의된 바와 같이, 이러한 열 생성 시스템은 오일의 가열을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 보조 열 생성 시스템은 처리 시스템 및 방법의 시동 또는 다른 초기 스테이지 동안만 사용된다. 예를 들어, 도 1에 예시된 바와 같이, 열 생성 시스템은 보일러 또는 다른 초기 열원(64), 하나 이상의 펌프(60), 여과기(68), 밸브 및/또는 다른 유압식 컴포넌트를 포함할 수 있다.
일부 배열에서, 오일 기반 또는 다른 열 생성 시스템은 초기 작동 시간 동안만(예를 들어, 반응기(56) 내 화학적 반응으로부터 발생하는 발열 반응이 반응기 내 그리고/또는 반응기를 나가는 물에 대한 필수적인 가열을 생성하기 위해 안정화되지 않을 때) 작동하도록 구성될 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에서, 일단 시스템(2)의 작동이 정상 상태의 필수적인 레벨에 도달했다면, 이러한 보조 가열 시스템은 필요하지 않을 수도 있고 종료될 수도 있다.
물 또는 액체 내에 포함된 염 및/또는 다른 물질이 제거되게 하는 메커니즘에 관하여, 물에 대한 상승된 온도는 물의 밀도, 점도 및 표면 장력을 감소시킨다. 그 결과, 물 분자가 적어도 부분적으로 해리될 수 있고 처리되는 물 또는 다른 액체 내 음이온 및 양이온의 이동성이 증가될 수 있다. 따라서, 물은 물에 존재하는 염 및/또는 다른 전해질의 해리에 영향을 주는 능력을 손실시킨다. 상승된 온도에서 물 화학반응의 변화의 결과로서, 물 내 용해된 물질(예를 들어, 염)의 적어도 일부는 용해되지 않거나 또는 중성 화학적 성분으로 되고 유지될 수 있다. 이것은 수용액에 포함된 염 화합물의 용해성을 감소시킬 수 있다.
이러한 상승된 작동 온도에서 발생하는 물 화학물질의 변화는 또한 열의 형태로 에너지를 생성할 수 있다. 즉, 일단 이 화학반응 관련된 변화가 처리되는 물에 대해 발생한다면, 결과적으로 발생되는 발열 반응은 열을 생성할 것이고, 이 열은 물에 의해 흡수되어 물 온도를 더 증가시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 발열 반응은 반응기 내 나트륨(및/또는 다른 금속 양이온, 예를 들어, 마그네슘, 칼슘 등)과 인산염(및/또는 다른 이온)의 분자의 형성을 수반한다. 위에서 언급된 바와 같이, 이러한 물 온도의 증가는 전체 과정의 효율을 더 향상시킬 수 있다.
하나 이상의 밸브 또는 다른 유압식 컴포넌트가 시스템(2)에 포함되어 처리되는 물 또는 다른 액체의 온도, 압력, 흐름 속도 및/또는 물리적 또는 화학적 특성이 요망되거나 또는 요구되는 레벨 또는 범위 내에 유지되는 것을 보장할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 예시된 바와 같이, 반응기(들)를 나가는 것은 반응기(들)(56) 내 온도, 압력 문턱값 및/또는 다른 요건에 도달했을 때까지 하나 이상의 하류 밸브(48)의 개방을 방지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 처리되는 물 또는 다른 액체가 그 목표 최소 온도(예를 들어, 357℉, 400℉ 등)에 도달하지 못했다면, 하류 밸브 또는 다른 흐름 제어 디바이스(48)는 폐쇄된 위치에 유지될 수 있다. 일단 원하는 온도, 압력 및/또는 다른 특성이 부여되었다면, 밸브(48)가 (예를 들어, 자동으로) 개방되어 물 또는 다른 액체가 반응기(들)를 나가게 하도록 구성될 수 있다.
마찬가지로, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 밸브 또는 디바이스(44)는 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 압력 및/또는 임의의 다른 특성을 조절하기 위해 하나 이상의 유체 경로 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 점검 밸브(44)는 반응기(56)의 높은 압력이 열 교환 장치(40)로의 압력을 해제하는 것을 방지하도록 사용될 수 있다.
도 1에 예시되고 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 처리 시스템(2)은 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 하나 이상의 열 교환기 또는 다른 열 전달 디바이스 또는 시스템/서브시스템(24, 28, 40)을 유리하게 포함할 수 있다. 또한 위에서 논의된 바와 같이, 열 교환이 또한 반응기(56) 내에서 발생하여 물 또는 다른 액체를 원하는 레벨로 가열할 수 있다. 이러한 열 교환기가 처리 시스템 및 스킴의 다양한 부분을 따라 전략적으로 배치되어 (예를 들어, 특정한 처리 과정 또는 단계에 앞서) 처리되는 물 또는 액체로 열을 전달할 수 있다.
예를 들어, 하나 이상의 열 교환기(40)는 반응기(들)를 나가는 비교적 뜨거운 물과 반응기(들)에 진입하는 물 간에 열을 전달하도록 배치되고 구성될 수 있다. 그 결과, 반응기(들)에 진입하는 물의 온도는 유리하게 증가될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 반응기 내 물 또는 다른 액체의 증가된 온도는 내부에서 발생하도록 요망되는 화학적 반응을 개선시킬 수 있고, 과정의 효율을 증가시킬 수 있고, 반응기(들) 내에서 발생하는 발열 반응으로부터 부가적인 열을 생성할 수 있고/있거나 하나 이상의 부가적인 이득 또는 이점을 제공할 수 있다.
도 1을 계속해서 참조하면, 하나 이상의 열 교환기(28)는 반응기(들)(56)를 나가는 물로부터 연화 탱크(들)(32)로 향하게 되는 비교적 더 차가운 물로 열을 전달하도록 배치되고 구성될 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 열 교환기(24)는 연화 탱크(들)(32)를 나가는 물과 탈기기 또는 공기 분리기(20)에 진입하는 물 간에 열을 전달하도록 배치되고 구성될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 내부에서 처리되는 물이 특정한 레벨 또는 범위로 가열되었다면 연화 탱크(들)(32) 내에서 발생하는 석회 연화 및/또는 다른 반응이 향상될 수 있다.
특정한 상황하에서, 일단 반응기(들)가 (예를 들어, 내부에서 발생하는 발열성 화학적 반응을 통해) 열 생성에 대한 특정한 작동 문턱값에 도달했고 반응기(들)에 진입하는 물 또는 다른 액체의 온도가 특정한 레벨에 도달했다면, 보조 가열 시스템(예를 들어, 오일 가열 시스템)이 종료될 수 있다. 이러한 배열에서, 반응기(들) 내에서 생성되는 열이 사용되어 처리 시스템의 일부 또는 전부에 걸쳐 요구되는 모든 가열을 지속시키고 처리할 수 있다. 따라서, 외부 에너지의 필요성이 감소되거나 또는 제거되어, 시스템의 탄소 발자국을 감소시키고 시스템을 환경 친화적으로 만들 수 있다.
도 1을 계속해서 참조하면, 반응기(들)(56)를 나가는 물 또는 다른 액체는 하나 이상의 후속 처리 과정 또는 단계로 향하게 될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 반응기 내 특정한 요망되거나 또는 요구되는 조건(예를 들어, 온도, 압력, 흐름 속도, pH, 화학적 농도 등)하에서, 특정한 화학적 반응 및 제형이 발생할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 반응은 나트륨, 칼슘 마그네슘, 인산염, 염화물, 다른 이온을 포함하는 하나 이상의 불용성 물질 및/또는 처리되는 물 또는 다른 액체로부터 제거되도록 요망되는 다른 물질의 형성을 포함한다. 논의된 바와 같이, 이러한 형성된 분자 및/또는 다른 불용성 물질이 필요한 안정성을 가져서 이들이 안정적인 방식으로(예를 들어, 용해되는 일 없이, 약화되거나 또는 변화되는 일 없이 등) 하류 과정 중 하나 이상을 진행하게 할 수 있다. 따라서, 이러한 분자, 화합물 또는 다른 물질은 유리하게는 처리되는 물 또는 다른 액체로부터 제거되고 분리될 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 물 또는 다른 액체는 하나 이상의 여과기(80)로 향하게 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 여과기(80)는 다중 매체 여과기, 예컨대, 모래 및/또는 탄소를 포함하는 여과기를 포함한다. 그러나, 다른 배열에서, 중력 여과기, 막 여과기 등을 제한 없이 포함하는 임의의 다른 유형의 여과기가 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 위에서 언급된 바와 같이, 처리 시스템(2)은 임의의 막 여과 디바이스, 시스템, 서브시스템 및/또는 컴포넌트(예를 들어 역삼투 여과, 다른 여과 통합 막 등)를 포함하지 않는다. 여과기는 물이 가압된 용기 또는 다른 부재로 향하게 하는 압력 시스템일 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 여과기(80)는 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 비-가압될(예를 들어, 중력 기반일) 수 있다.
여과기(80)는 모래 및/또는 다른 매체를 포함하여 처리되는 물 또는 다른 액체에 존재하는 임의의 분자, 화합물 및/또는 다른 물질을 제거할 수 있다. 예를 들어, 여과기(80)의 모래 및/또는 임의의 다른 매체는 반응기(들)(56) 내에서 형성되는 나트륨, 인산염 및/또는 다른 이온 기반 분자 중 임의의 것을 가두고/가두거나 또는 그렇지 않으면 포획할 수 있다. 게다가, 부가적인 물질 및/또는 오염물질은, 이들이 반응기 및/또는 시스템(2)의 임의의 다른 과정 또는 처리 단계에서 형성되든 형성되지 않든지에 상관 없이, 여과기(80) 내에서 포획될 수 있다. 일부 실시형태에서, 물 또는 다른 액체 내 나트륨 및/또는 다른 염 함유 화합물의 65% 내지 95%(예를 들어, 65 내지 95, 70 내지 90, 70 내지 80, 80 내지 90%, 전술한 값 및 범위 사이의 백분율, 95% 초과 또는 65% 미만의 백분율 등)가 여과기(80)에 의해 제거될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 여과기(80)의 모래 및/또는 다른 매체는 모래 및/또는 다른 매체를 제거하기 위해 주기적인 역세척을 겪어야 할 수도 있다. 따라서, 펌프, 저장 탱크, 밸브 등을 포함하는, 필수적인 역세척 시스템 또는 컴포넌트는 여과기(80)와 관련되어 포함될 수 있다.
여과기(80)는 또한 적어도 부분적으로 탄화수소, 악취, 염료, 유기 오염물질 등을 흡수하도록 구성될 수 있다. 여과기(80)는 처리되는 물 또는 액체의 유형, 이러한 물의 오염물질 레벨, 요망되거나 또는 요구되는 처리 레벨 및/또는 하나 이상의 고려사항 또는 요인에 따라 하나 이상의 유형의 탄소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 여과기(80)에 포함된 탄소는 활성탄, 과립 탄소 등을 포함할 수 있다.
도 1을 계속해서 참조하면, 여과기(들)(80)를 나가는 물 또는 다른 액체는 하나 이상의 침전 탱크(84)로 향하게 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 황산알루미늄, 석회 및/또는 하나 이상의 다른 응고제가 물 또는 다른 액체에 추가될 수 있다. 이러한 화학물질의 추가는 침전 탱크(84) 내에서 그리고/또는 그 상류에서 발생할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 황산알루미늄과 석회는 3:1 비로 물에 추가된다.
일부 실시형태에서, 물에 추가되는 응고제 및/또는 다른 화학물질 또는 물질은 특정한 결과적으로 발생된 응고된 물질이 침전 탱크 내에 침전되게 할 것이다. 이러한 응고된 물질은 나트륨, 인산염, 비소, 다른 금속 이온, 다른 이온 등을 포함하는 화합물 및 분자를 제한 없이 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 침전 탱크에 추가되는 황산알루미늄은 부분적으로 이의 전하로 인해 물에 존재하는 특정한 분자를 끌어당길 수 있다. 일부 실시형태에서, 침전 탱크(84)를 나가는 물의 pH 및/또는 임의의 다른 특성은 요망되거나 또는 요구되는 레벨로 조정될 수 있다(예를 들어, 규정 요건을 충족시키기 위해, 하류 컴포넌트 및 분배 시스템을 보호하기 위해 그리고/또는 임의의 다른 목적 또는 이유를 위해).
침전 탱크(84)의 성능은 특정한 상황하에서, 요망되거나 또는 요구되는 바와 같이, 탱크로의 모래 및/또는 다른 매체의 추가에 의해, 탱크에 교반 또는 혼합을 제공함으로써, 탱크에 또는 탱크와 관련되어 하나 이상의 스크린, 여과기, 위어, 배플 등을 제공함으로써 그리고/또는 탱크에 임의의 부가적인 개선을 이룸으로써 개선될 수 있다.
일부 실시형태에서, 물 또는 다른 액체 내 나트륨 및/또는 다른 염 함유 화합물의 0% 내지 10%(예를 들어, 0 내지 10, 0 내지 5, 5 내지 10%, 전술한 값 및 범위 사이의 백분율, 10% 초과의 백분율 등)가 침전 탱크(84)에 의해 제거될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 처리되는 물 또는 다른 액체는 하나 이상의 폴리싱 탱크(88)로 향하게 될 수 있다. 폴리싱 탱크(88)는 처리되는 물 또는 다른 액체로부터 부가적인 이온 및/또는 다른 물질의 제거를 용이하게 하는 독특한 폴리싱 비드(예를 들어, 특별한 분자 비드)를 포함할 수 있다. 폴리싱 비드는, 이들이 물 또는 다른 액체에 남아 있는 나트륨, 염화물 및/또는 다른 원하지 않은 이온을 끌어당기는 것을 돕는 크기, 전하 및/또는 임의의 다른 특성 또는 속성을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 비드는 물(예를 들어, 따뜻한 물)을 사용하여 재생될 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 화학적 재생 및/또는 다른 처리 과정이 필요할 수도 있다.
도 1을 계속해서 참조하면, 하나 이상의 부가적인 처리 단계 및/또는 컴포넌트는 특정한 시스템(2) 및 대응하는 처리 스킴에 포함될 수 있다. 예를 들어, 시스템은 살균(예를 들어, UV 기반, 염소화 또는 다른 화학물질 기반 기술 등), 부가적인 여과(예를 들어, 역삼투, 다른 막 여과 등), 저장을 위한 보유 탱크 등을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 처리 시스템 또는 스킴(200, 300)을 더 일반적으로 개략적으로 예시한다. 예를 들어, 도 3에 예시된 처리 시스템/스킴(200)에 진입하는 물 또는 다른 액체(210)는 먼저 1차 처리(220)의 하나 이상의 과정 또는 단계로 향하게 될 수 있다. 도 1을 참조하여 논의된 바와 같이, 1차 처리(220)는 (예를 들어, 스크린, 침전 탱크 등을 사용하여) 모래, 토사, 자갈, 오일, 유지, 더 큰 물체의 제거, 고형물의 크기의 제거 및/또는 감소, 탈기, 석회 연화, 혼합 등을 제한 없이 포함하는, 처리의 하나 이상의 예비 유형을 포함할 수 있다.
도 3을 계속해서 참조하면, 1차 처리(220) 후, 물 또는 다른 액체는 2차 처리(230)(예를 들어, 도 1과 관련되어 논의된 바와 같은 하나 이상의 반응기(56) 내 처리)와 관련된 하나 이상의 과정 또는 단계로 향하게 될 수 있다. 이러한 과정 또는 단계 동안, 제거를 위해 표적화된 나트륨, 염화물 및/또는 다른 이온은 특정한 불용성 분자 및 화합물을 형성할 수 있다. 이러한 분자 및 화합물은 특정한 조건(예를 들어, 온도, 압력, 흐름 속도, pH, 화학적 첨가제의 이용 가능성 등)하에서 하나 이상의 반응기 내에서 형성되도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 2차 처리(230) 후, 물 또는 다른 액체는 3차 처리(240)와 연관된 하나 이상의 과정 또는 단계로 향하게 될 수 있다. 3차 처리는 적어도 부분적으로 2차 처리 동안(예를 들어, 반응기에서) 형성되는 분자 및 화합물을 포획하고 제거하는 것을 돕는 여과, 침전, 폴리싱 및/또는 다른 단계를 제한 없이 포함할 수 있다.
도 3의 개략도에 예시된 바와 같이, 처리 시스템 또는 스킴(200)은 부가적인 처리 단계 또는 과정, 예를 들어, 4차 처리(250)를 더 포함할 수 있다. 이러한 처리는 예를 들어, 부가적인 여과(예를 들어, 막 기반 여과), 살균(예를 들어, UV, 염소화 등), 저장 등을 포함할 수 있다.
도 4의 개략도는 도 3의 시스템 또는 스킴과 유사한 처리 시스템 또는 스킴(300)을 예시한다. 그러나, 도시된 바와 같이, 도시된 시스템 또는 스킴(300)은 1차 처리(320), 제2 처리(330) 및 3차 처리(340)만을 포함한다. 따라서, 본 명세서에 개시된 처리 시스템 또는 스킴의 실시형태 중 임의의 실시형태에 대해, 다양한 처리 단계 또는 과정은 처리되는 특정한 물, 요망되거나 또는 요구되는 처리의 레벨 및/또는 하나 이상의 다른 고려사항을 고려하여, 변경(예를 들어, 제거, 교체, 추가 등)될 수 있다.
도 5를 참조하면, 담수화를 위한 시스템(410)은 유체 공급원(414)으로부터 담수화될 유체를 펌핑하는 펌프(412)를 활용한다. 유체 공급원(412)은 바다, 유압 파쇄로부터의 역류 유체 또는 당업자에 의해 알려진 임의의 다른 유체 공급원일 수도 있다. 담수화될 유체가 일반적으로 물로 여겨지지만, 다른 유형의 유체가 담수화로부터 이익을 얻을 수도 있고 시스템(410)에 의해 처리될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 도시된 실시형태에서, 펌프(412)는 시스템(410)의 앞에 배치되고 펌핑 유입부(416)는 유체 공급원(414)으로부터 담수화될 유체를 당기고 펌핑 유출부(418)를 통해 시스템(410)으로 유체를 향하게 한다. 펌프(412)의 배치가 사용되는 펌프의 유형에 따라 변화될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 당업자는 어떤 유형의 펌프가 시스템(410)과 연관되어 활용될 수도 있는지를 이해할 것이다. 담수화될 유체가 다양한 압력에서 시스템(410)으로 펌핑될 수도 있지만, 하나의 실시형태에서, 담수화될 유체는 30psi의 압력에서 시스템(410)에 진입한다.
담수화될 유체는 유체 공급원(414)으로부터 부유 고형물이 유체로부터 제거되는 제1 여과 유체 유입부(422)를 통해 제1 여과 용기(420)로 펌핑된다. 제1 여과 용기(420)는 고형물을 여과하기 위한 여과기를 가질 수도 있거나 또는 부유 고형물이 유체 용액으로부터 침전되는 침전 탱크일 수도 있다. 제1 여과 배수관(424)은 담수화될 유체로부터 제거된 고형물로 하여금 고형물이 제1 여과 용기(420) 내에서 축적됨에 따라 제1 여과 용기(420)로부터 제거되게 한다. 부유 고형물의 적어도 일부의 제거 후, 담수화될 유체는 제1 여과 유체 유출부(426)를 통해 그리고 제1 여과 유체 유출부(426)와 유체 연통하게 제공되는 탈기 유체 유입부(430)를 통해 탈기 용기(428)로 지나간다. 담수화될 유체로부터 기체를 제거하기 위한 해결책 또는 다른 적합한 메커니즘으로부터 기체를 노킹하기 위한 배플(432)이 탈기 용기(428) 내에 제공된다. 매우 다양한 탈기 용기(428)가 사용될 수도 있고 당업자는 어떤 유형의 탈기 용기(428)가 가장 적절한지를 이해할 것이다. 탈기 용기(428)가 담수화될 유체로부터 기체의 적어도 일부를 제거하도록 사용되고, 특히 유체 내 이산화탄소 및 산소 중 적어도 일부가 제거된다. 탈기 용기(428)는 수집된 기체가 탈기 용기(428)로부터 안전하게 제거되게 하기 위한 기체 배출부(434)를 갖는다. 담수화될 유체는 유체 유출부(436)의 탈기를 통해 탈기 용기(428)를 떠난다.
도시된 실시형태에서, 혼합 탱크(38)는 유체로부터 부유 고형물 및 기체의 적어도 일부의 제거 후 담수화될 유체와 유체 처리 화학물질을 혼합할 목적으로 제공된다. 탈기 유체 유출부(436)와 유체 연통하는 혼합 탱크 유입부(440)가 제공된다. 도시된 실시형태에서, 점검 밸브(442)가 혼합 탱크 유입부(440)와 탈기 유체 유출부(436) 사이에 제공되어 유체가 시스템(410)을 통해 후방으로 흐르는 것을 방지한다. 혼합 기구(444), 예컨대, 본 실시형태에 도시된 바와 같은 혼합 회전자는 화학물질 유입부(446)를 통해 추가되는 유체 처리 화학물질과 혼합 탱크(438) 내 담수화될 유체를 혼합하도록 사용된다. 당업자라면 버블러, 혼합 탱크(438) 또는 임의의 다른 적합한 혼합 기구의 진동을 포함하지만 이로 제한되지 않는 다른 유형의 혼합 기구가 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 사용되는 유체 처리 화학물질의 유형이 유체 공급원(412)에 의존적이지만, 일반적으로 인산염 및/또는 분산제가 사용된다. 유체 공급원(412)이 염수일 때, 담수화될 유체를 아연 및 포스피노카복시산으로 처리하는 것이 일반적이다. 유체 공급원(412)이 유압 파쇄로부터의 역류 유체일 때, 철 산화물 분산제, 예컨대, Dow Chemicals이 판매하는 Acumer 3100™ 및 인산 3나트륨이 사용될 수도 있다. 담수화될 유체의 pH는 또한 수산화나트륨의 사용을 통해 대략 10.5의 pH 값으로 조정될 수도 있다. 유체 처리 화학물질로 처리된 담수화될 유체는 혼합 탱크 유출부(448)를 통해 혼합 탱크(438)를 나간다. 다른 유체 처리 화학물질, 예컨대, 석회 및 소다회가 또한 사용될 수도 있다. 석회 및 소다회의 50/50 혼합물의 사용은 미립자의 침강을 도울 수 있다. 인산염 및 acumer는 부유액에 나트륨 입자를 유지하는 것 및 나트륨 입자의 질량 및 중량을 증가시키는 것에서 이로울 수도 있다. 혼합 탱크(438)가 담수화될 유체와 유체 처리 화학물질의 혼합을 개선시키지만, 혼합 탱크(438)의 사용 없이, 예컨대, 담수화될 유체의 흐름으로 직접적으로 주입함으로써 유체 처리 화학물질을 추가하는 것이 가능하다는 것을 이해할 것이다.
담수화될 유체가 혼합 탱크(438), 또는 혼합 탱크(438)가 사용되지 않을 때 탈기 용기(428)로부터 가열 용기(450)로 이동된다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 가열 용기(550, 650)는 중공형 내부(552, 652) 및 이송관(554, 654)을 갖는다. 이송관(554, 654)은 혼합 탱크 유출부(648), 또는 혼합 탱크(538, 638)가 사용되지 않을 때 탈기 유체 유출부(536, 636)와 유체 연통하게 제공되는 가열 용기 유입부(556, 656)를 갖는다. 도시된 실시형태에서, 이송관(554, 654)이 담수화될 유체가 가열 용기 유출부(558, 658)를 통해 나가기 전에 중공형 내부(552, 652)를 5회 횡단하지만, 당업자라면 이송관(554, 654)이 가열 용기, 중공형 내부(552, 652) 및 이송관(554, 654)의 크기에 따라 상이한 횟수로 중공형 내부(552, 652)를 횡단할 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 이송관(554, 654)이 충분히 길어서 유체 처리 화학물질과 담수화될 유체 간의 반응이 시작되는 시간을 허용한다. 당업자라면 상이한 반응 시간이 담수화될 유체의 유형, 유체 처리 화학물질의 유형, 가열 용기의 온도 및 가열 용기의 압력을 포함하는 복수의 상이한 요인에 따라 보여질 것임을 이해할 것이다. 이송관(554, 654)은 바람직하게는 담수화될 유체 내 염이 이송관에 들러붙게 하지 않는 합금 금속으로 이루어진다. 중공형 내부(552, 652)는 가열기(560, 660)에 의해 가열되는 제1 유체를 갖는다. 제1 유체 충전 밸브(663)는 제1 유체로 중공형 내부(552, 652)를 충전하기 위해 제공될 수도 있다. 밸런싱 탱크(665)는 또한 중공형 내부(552, 652) 내 제1 유체의 적절한 양을 유지하는 것을 돕기 위해 제공될 수도 있다. 가열기(560, 660)는 가열 용기(550, 650)의 중공형 내부(552, 652) 내에 배치될 수도 있거나 또는 가열 용기(550, 650)의 외부로부터 제1 유체를 가열할 수도 있다. 도 5에 도시된 실시형태에서, 가열기(460)는 보일러이다. 흐름 루프(461)는 가열 용기(450)로부터 보일러로 그리고 다시 가열 용기(450)로 제1 유체를 이송하도록 사용된다. 보일러의 하류에 배치된 여과기(463)는 유체가 가열 용기(450)로 다시 순환하기 전에 제1 유체를 여과하는 역할을 한다. 도 6 및 도 7에 도시된 실시형태에서, 가열기(560, 660)는 가열 용기(550, 650)의 제1 유체 내에 침지된 전기 가열기이다. 당업자라면 다른 적합한 가열기가 기술에 알려져 있는 것을 이해할 것이다. 제1 유체는 오일, 예컨대, 광유, 해바라기유, 식물성 오일, 올리브유 또는 당업자에게 알려진 임의의 다른 적합한 오일일 수도 있다. 가열기(560, 660)는 450℉의 온도로 제1 유체를 가열하고 이 열은 이송관(554, 654)을 통해 흐르는 담수화될 유체로 전달된다. 일반적으로, 유체 처리 화학물질과 담수화될 유체의 반응은 약 425℉의 온도에서 시작된다. 일방향 밸브(562, 662)는 가열 용기 유출부(558, 658)에 배치되고 담수화될 유체의 온도가 미리 결정된 온도에 도달할 때 개방된다. 센서(564, 664), 예컨대, 온도 감지 전구는 미리 결정된 온도에 도달되었을 때 신호를 일방향 밸브(562, 662)로 전송한다. 실시형태에서, 일방향 밸브(562, 662)가 개방될 때의 온도는 450℉이다. 센서(564, 664)는 이송관(554, 654) 내에 배치될 수도 있거나 또는 일방향 밸브(562, 662) 근방의 중공형 내부(552, 652) 내에 배치될 수도 있다. 액체로서 담수화될 유체를 유지하기 위해, 가열 용기의 압력은 대략 550psi로 유지된다. 화학적 반응이 발생함에 따라, 염 분자가 유체로부터 분리될 것이지만 유체 처리 화학물질의 추가 및 pH 조정으로 인해 부유액에서 유지된다. 염 분자의 질량 및 중량은 반응의 결과로서 실질적으로 증가된다. 담수화될 유체는 대략 450℉의 온도에서 일방향 밸브(562, 662) 및 가열 용기 유출부(658)를 통해 나간다.
담수화될 유체가 가열 용기(450)를 통과한 후 약 110℉의 온도로 담수화될 유체를 냉각시키는 열 교환기(466)와 유체 연통하는 가열 용기(450)가 제공될 수도 있다. 열 교환기(466)는 담수화될 유체가 가열 용기(450)로 흐르기 전에 담수화될 유체를 예열하도록 사용될 수도 있다. 대략 450℉로 가열되지 않은 담수화될 유체가 열 교환기(466)를 통과하고 대략 450℉로 가열되는 담수화될 유체와 상호작용한다. 이 방식으로, 처음에 가열 용기(450)에 진입하는 유체가 예열된다. 이미 예열되었고 냉각되어야 하는 담수화될 유체를 사용하여 가열 용기(450)에 진입하기 전에 담수화될 유체를 예열하는 것은 시스템(410)의 효율을 증가시킬 수 있다. 열 교환기(466)는 종래의 판 및 프레임 열 교환기 또는 당업자에게 알려진 임의의 다른 유형의 교환기일 수도 있다.
담수화될 유체가 냉각됨에 따라, 분자가 용액으로부터 제거되고 담수화될 유체에서 부유된다. 담수화될 유체는 제2 여과 유입부(470)를 통해 제2 여과 용기(468)에 진입한다. 열 교환기(466)가 사용되지 않는 경우에, 가열 용기 유출부(58)와 유체 연통하는 제2 여과 유입부(470)가 제공된다. 열 교환기(466)가 사용될 때, 열 교환기(466)와 유체 연통하는 제2 여과 유입부(470)가 제공된다. 제2 여과 용기(468)는 염 및 Acumer 3100™ 분자를 포함하여, 3미크론보다 더 큰 분자를 여과하기 위해 사용되는 적어도 하나의 여과기(472)를 갖는다. 일단 유체가 여과기(472)를 통과했다면, 유체는 제2 여과 유출부(474)를 통해 제2 여과 용기(468)를 나간다. 여과기에 의해 여과된 분자는 제2 배수관(476)을 통해 수집될 수도 있다.
도시된 실시형태에서, 침전 탱크(478)가 제공된다. 제2 여과 유출부(474)와 유체 연통하는 침전 탱크 유입부(480)가 제공된다. 침전 탱크(478) 내 유체가 석회 및 황산알루미늄으로 처리되어 여전히 용액 내 임의의 인산염 분자를 침전시킬 수도 있다. 백반 대 황산알루미늄의 3:1 비가 사용될 수도 있지만 다른 비 또는 다른 화학물질이 또한 사용되어 분자를 침전시킬 수도 있다. 침전된 분자는 이들이 건조되고 재사용될 수 있는 침전 탱크 배수관(482)을 통해 수집될 수도 있다. 침전 후, 유체는 침전 탱크 유출부(484)를 통해 침전 탱크(480)를 나간다.
도시된 실시형태에서, 폴리싱 용기(486)가 제공된다. 침전 탱크 유출부(484)와 유체 연통하는 폴리싱 용기 유입부(488)가 제공된다. 폴리싱 용기(486)는 미세한 분자, 예컨대, 나트륨 분자를 여과하는 복수의 수지 비드를 포함한다. 폴리싱 후, 유체는 폴리싱 용기 유출부(490)를 통해 이제 담수화된 유체가 보유되는 보유 탱크(492)로 이동된다. 유체는 폴리싱 용기 유출부(490)와 연통하게 제공되는 담수화된 유체 유입부(494)를 통해 보유 탱크(492)로 흐른다. 폴리싱 용기(486)가 사용되지 않는 경우에, 담수화된 유체 유입부(494)는 용기가 시스템(410)에서 활용되는지에 따라 침전 탱크 유출부(484) 또는 제2 여과 유출부(474)와 연통할 것이다.
담수화된 유체가 UV로 처리되어 세균을 사멸시킬 수도 있다. 이것이 보유 탱크(492) 내에서 발생할 수도 있고, 시스템(410)의 용기 또는 별개의 UV 처리 탱크(496) 중 임의의 것이 사용될 수도 있다. UV 처리 탱크(496)가 일반적으로 보유 탱크(492)의 앞에 배치되지만, UV 처리가 시스템(410) 내 어디든 발생할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
유체의 담수화에 더하여, 시스템(410)은 또한 비소 및 다른 잠재적으로 유해한 화학물질 및 물질을 제거하기 위해 사용될 수도 있는데 이는 이들 중 다수가 담수화될 유체와 처리 화학물질 간의 화학적 과정으로 인해 염화나트륨과 동시에 제거되기 때문이다.
본 발명이 다양한 변경 및 대안적인 형태에 민감하지만, 본 발명의 특정한 실시예가 도면에서 도시되었고 본 명세서에서 상세히 설명된다. 그러나, 본 발명이 개시된 특정한 형태 또는 방법으로 제한되지 않고, 대조적으로, 본 발명이 설명된 다양한 실시형태 및 첨부된 청구범위의 정신 및 범위 내에 속하는 모든 변경, 등가물 및 대안을 포함한다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에 개시된 임의의 방법은 언급된 순서로 수행될 필요가 없다. 위에서 요약되고 아래에서 더 상세히 제시되는 방법이 전문가에 의해 취해지는 특정한 조치를 설명하지만; 전문가가 또한 또 다른 당사자에 의한 이 조치의 명령어를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 위에서 요약되고 아래에서 더 상세히 제시되는 방법이 사용자(예를 들어, 일부 경우에 전문가)에 의해 취해지는 특정한 조치를 설명하지만; 사용자가 또한 또 다른 당사자에 의한 이 조치의 명령어를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에 개시된 범위는 또한 임의의 그리고 모든 중첩, 하위범위, 및 이의 조합을 포함한다. 언어, 예컨대, "까지", "적어도", "초과", "미만", "사이" 등은 언급된 수를 포함한다. "약" 또는 "대략"과 같은 용어가 선행되는 수는 언급된 수를 포함한다. 예를 들어, "약 10㎜"는 "10㎜"를 포함한다. "실질적으로"와 같은 용어가 선행되는 용어 또는 어구는 언급된 용어 또는 어구를 포함한다. 예를 들어, "실질적으로 평행한"은 "평행한"을 포함한다.

Claims (56)

  1. 액체의 담수화를 위한 시스템으로서,
    상기 액체는 용해된 염을 갖고, 상기 시스템은,
    적어도 하나의 1차 처리 과정;
    적어도 하나의 2차 처리 과정으로서, 적어도 하나의 반응기를 포함하는, 상기 적어도 하나의 2차 처리 과정; 및
    적어도 하나의 3차 처리 과정
    을 포함하되;
    상기 적어도 하나의 1차 처리 과정은 상기 액체의 pH를 목표 pH 레벨로 조정하고 적어도 하나의 화학적 첨가제를 상기 액체에 추가하도록 구성되고;
    상기 적어도 하나의 반응기는 상기 액체를 적어도 350℉의 온도로 가열하고 압력을 상기 액체에 공급하여 상기 액체를 액체 상태로 유지하도록 구성되고;
    상기 액체의 용해된 염은 상기 적어도 하나의 화학적 첨가제의 적어도 일부와 반응하여 상기 적어도 하나의 반응기 내에서 불용성 생성물을 형성하도록 구성되고;
    상기 불용성 생성물이 상기 적어도 하나의 반응기 내에서 형성될 때 열이 생성되고;
    상기 적어도 하나의 반응기 내에서 형성되는 상기 불용성 생성물의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 3차 처리 과정 동안 상기 액체로부터 제거되도록 구성되는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목표 pH 레벨은 10이고;
    상기 적어도 하나의 화학적 첨가제는 인산염을 포함하고;
    상기 불용성 생성물은 인산염 및 용해된 염의 양이온을 포함하고;
    상기 액체로부터 상기 불용성 생성물을 제거하도록 구성된 상기 적어도 하나의 3차 처리 과정은 여과기를 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 목표 pH 레벨은 10인, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 화학적 첨가제는 인산염을 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 인산염은 인산 3나트륨을 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  6. 제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불용성 생성물은 인산염 및 용해된 염의 양이온을 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 불용성 생성물은 인산나트륨, 인산칼슘 및 인산마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  8. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체로부터 상기 불용성 생성물을 제거하도록 구성된 상기 적어도 하나의 3차 처리 과정은 여과기를 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  9. 제1항 또는 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체로부터 상기 불용성 생성물을 제거하도록 구성된 상기 적어도 하나의 3차 처리 과정은 적어도 하나의 침전 탱크 또는 적어도 하나의 폴리싱 탱크를 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 역삼투 또는 임의의 다른 막 기술을 포함하지 않는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 1차 처리 과정은 액체가 상기 적어도 하나의 반응기에 진입하기 전에 상기 액체의 경도의 적어도 일부를 제거하도록 석회 연화를 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 1차 처리 과정은 모래, 토사, 자갈 및 기체 중 적어도 하나를 제거하는 단계를 더 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 열 교환 장치를 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 열 교환 장치는 상기 시스템의 하나의 위치에서의 상기 액체로부터 상기 시스템의 상이한 위치에서의 상기 액체로 열을 전달하도록 구성되는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불용성 생성물이 상기 적어도 하나의 반응기 내에서 형성될 때 생성되는 열은 상기 시스템이 액체로의 열의 외부 도입 없이 작동하게 하도록 구성되는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 반응기 내에서 상기 액체로 열을 전달하도록 구성되는 외부 가열 시스템을 더 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 외부 가열 시스템은 오일 가열 시스템을 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 오일 가열 시스템을 통해 순환되는 오일은 식물 기반 오일을 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체가 상기 시스템의 적어도 하나의 부분을 통해 이동될 때 이동되도록 구성되는 적어도 하나의 터빈을 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 터빈은 적어도 약간의 에너지를 생성하도록 구성되는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 처리 과정은 적어도 하나의 혼합 탱크를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 혼합 탱크는 상기 액체에 상기 적어도 하나의 화학적 첨가제의 혼합을 용이하게 하도록 구성되는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 적어도 하나의 4차 처리 과정을 더 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 적어도 하나의 4차 처리 과정은 살균을 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 살균은 UV 살균 또는 염소화를 포함하는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 해수, 우물 물, 기수, 유압 파쇄 절차(hydraulic fracturing procedure)에서 생성되는 물 및 폐수 중 적어도 하나를 처리하도록 구성되는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 반응기는 적어도 400℉의 온도로 상기 액체를 가열하도록 구성되는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  25. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 반응기는 적어도 450℉의 온도로 상기 액체를 가열하도록 구성되는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  26. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 반응기는 적어도 500℉의 온도로 상기 액체를 가열하도록 구성되는, 액체의 담수화를 위한 시스템.
  27. 액체의 담수화를 위한 방법으로서,
    상기 액체는 용해된 염을 갖고, 상기 방법은,
    적어도 하나의 1차 처리 과정을 사용하여 상기 액체를 처리하는 단계;
    적어도 하나의 2차 처리 과정을 사용하여 상기 액체를 처리하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 2차 처리 과정은 적어도 하나의 반응기를 포함하는, 상기 액체를 처리하는 단계; 및
    적어도 하나의 3차 처리 과정을 사용하여 상기 액체를 처리하는 단계
    를 포함하되;
    상기 적어도 하나의 1차 처리 과정은 상기 액체의 pH를 목표 pH 레벨로 조정하고 적어도 하나의 화학적 첨가제를 상기 액체에 추가하도록 구성되고;
    상기 적어도 하나의 반응기는 상기 액체를 적어도 350℉의 온도로 가열하고 압력을 액체에 공급하여 상기 액체를 액체 상태로 유지하도록 구성되고;
    상기 액체의 상기 용해된 염은 상기 적어도 하나의 화학적 첨가제의 적어도 일부와 반응하여 상기 적어도 하나의 반응기 내에서 불용성 생성물을 형성하도록 구성되고;
    상기 불용성 생성물이 상기 적어도 하나의 반응기 내에서 형성될 때 열이 생성되고;
    상기 적어도 하나의 반응기 내에서 형성되는 상기 불용성 생성물의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 3차 처리 과정 동안 상기 액체로부터 제거되도록 구성되는, 액체의 담수화를 위한 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 목표 pH 레벨은 10이고;
    상기 적어도 하나의 화학적 첨가제는 인산염을 포함하고;
    상기 불용성 생성물은 인산염 및 용해된 염의 양이온을 포함하고;
    액체로부터 상기 불용성 생성물을 제거하도록 구성된 상기 적어도 하나의 3차 처리 과정은 여과기를 포함하는, 액체의 담수화를 위한 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 목표 pH 레벨은 10인, 액체의 담수화를 위한 방법.
  30. 제27항 또는 제29항에 있어서, 상기 적어도 하나의 화학적 첨가제는 인산염을 포함하는, 액체의 담수화를 위한 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 인산염은 인산 3나트륨을 포함하는, 액체의 담수화를 위한 방법.
  32. 제27항 또는 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불용성 생성물은 인산염 및 용해된 염의 양이온을 포함하는, 액체의 담수화를 위한 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 불용성 생성물은 인산나트륨, 인산칼슘 및 인산마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는, 액체의 담수화를 위한 방법.
  34. 담수화를 위한 시스템으로서,
    담수화될 유체를 가진 유체 공급원;
    제1 여과 유체 유입부, 제1 여과 유체 유출부 및 제1 여과 배수관을 가진 제1 여과 용기로서, 상기 제1 여과 유체 유입부는 상기 유체 공급원과 유체 연통하는, 상기 제1 여과 용기;
    탈기 유체 유입부, 탈기 유체 유출부 및 기체 배출부를 가진 탈기 용기로서, 상기 탈기 유체 유입부는 상기 제1 여과 유체 유출부와 유체 연통하는, 상기 탈기 용기;
    중공형 내부를 가진 가열 용기로서, 상기 가열 용기는 상기 중공형 내부 내에 배치되고 상기 중공형 내부를 횡단하는 이송관을 갖고, 상기 이송관은 가열 용기 유입부 및 가열 용기 유출부를 갖고, 상기 가열 용기 유입부는 상기 탈기 유체 유출부와 유체 연통하고, 상기 중공형 내부는 제1 유체를 갖고, 상기 가열 용기는 상기 가열기에 의해 가열되고, 상기 가열 용기 유출부는 일방향 밸브를 갖는, 상기 가열 용기;
    적어도 하나의 여과기, 제2 여과 유입부, 제2 여과 유출부 및 제2 배수관을 가진 제2 여과 용기로서, 상기 제2 여과 유입부는 상기 가열 용기 유출부와 유체 연통하는, 상기 제2 여과 용기;
    담수화된 유체 유입부를 가진 보유 탱크로서, 상기 담수화된 유체 유입부는 상기 제2 여과 유출부와 유체 연통하는, 상기 보유 탱크;
    상기 시스템을 통해 담수화될 유체를 펌핑하기 위한 펌프
    를 포함하는, 담수화를 위한 시스템.
  35. 제34항에 있어서, 혼합 탱크 유입부, 혼합 탱크 유출부, 화학물질 유입부 및 혼합 기구를 가진 혼합 탱크를 더 포함하되, 상기 혼합 탱크가 상기 탈기 용기와 상기 가열 용기 사이에 배치되어 상기 혼합 탱크 유출부가 상기 탈기 유체 유출부와 유체 연통하고 상기 혼합 탱크 유입부가 상기 가열 용기 유입부와 유체 연통하는, 담수화를 위한 시스템.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 이송관은 합금 금속으로 이루어지는, 담수화를 위한 시스템.
  37. 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유체는 오일인, 담수화를 위한 시스템.
  38. 제37항에 있어서, 상기 제1 유체는 광유인, 담수화를 위한 시스템.
  39. 제37항에 있어서, 상기 제1 유체는 해바라기유인, 담수화를 위한 시스템.
  40. 제34항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일방향 밸브는 미리 결정된 온도에서 개방되는, 담수화를 위한 시스템.
  41. 제40항에 있어서, 상기 미리 결정된 온도는 450℉인, 담수화를 위한 시스템.
  42. 제34항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열기는 전기 가열기인, 담수화를 위한 시스템.
  43. 제34항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열기는 상기 가열 용기의 상기 중공형 내부 내에 배치되는, 담수화를 위한 시스템.
  44. 제34항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 용기는 550psi의 내부 압력을 가진, 담수화를 위한 시스템.
  45. 제34항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 용기에 진입하기 전에 상기 담수화될 유체를 예열하고 상기 담수화될 유체가 상기 가열 용기를 통과한 후 상기 담수화될 유체를 냉각하기 위한 열 교환기를 더 포함하는, 담수화를 위한 시스템.
  46. 제34항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 침전 탱크 유입부, 침전 탱크 유출부 및 침전 탱크 배수관을 가진 침전 탱크를 더 포함하되, 상기 침전 탱크가 상기 제2 여과 용기와 상기 보유 탱크 사이에 배치되어 상기 침전 탱크 유입부가 상기 제2 여과 유출부와 유체 연통하고 상기 침전 탱크 유출부가 상기 담수화된 유체 유입부와 유체 연통하는, 담수화를 위한 시스템.
  47. 제46항에 있어서, 폴리싱 용기 유입부 및 폴리싱 용기 유출부를 가진 폴리싱 용기를 더 포함하되, 상기 폴리싱 용기가 복수의 수지 비드를 포함하고, 상기 폴리싱 용기가 상기 침전 탱크와 상기 보유 탱크 사이에 배치되어 상기 폴리싱 용기 유입부가 상기 침전 탱크 유출부와 유체 연통하고 상기 폴리싱 용기 유출부가 상기 담수화된 유체 유입부와 유체 연통하는, 담수화를 위한 시스템.
  48. 유체를 담수화하는 방법으로서,
    담수화될 유체를 제공하는 단계;
    상기 담수화될 유체 내에서 부유 고형물의 적어도 일부를 여과하는 단계;
    상기 담수화될 유체 내에서 기체의 적어도 일부를 제거하는 단계;
    상기 담수화될 유체가 상기 가열 용기를 통해 수송되기 전에 상기 담수화될 유체와 유체 처리 화학물질을 혼합하는 단계;
    중공형 내부를 가진 가열 용기를 제공하는 단계로서, 상기 가열 용기는 상기 중공형 내부 내에 배치되고 상기 중공형 내부를 횡단하는 이송관을 갖고, 상기 이송관은 유입부 및 유출부를 갖고, 상기 가열 용기는 가열기에 의해 가열되고, 상기 중공형 내부는 제1 유체로 충전되고 상기 이송관은 상기 가열 용기를 통해 상기 담수화될 유체를 수송하는, 상기 가열 용기를 제공하는 단계;
    3미크론보다 더 큰 분자가 제거되도록 상기 담수화될 유체를 여과하는 단계;
    상기 담수화될 유체가 침전 탱크에서 침전되어 침전된 분자가 용액에서 침전되어 담수화된 유체를 생성하게 하는 단계;
    보유 탱크에 담수화된 유체를 수집하는 단계
    를 포함하는, 유체를 담수화하는 방법.
  49. 제48항에 있어서, 상기 유체 처리 화학물질은 인산염인, 유체를 담수화하는 방법.
  50. 제49항에 있어서, 상기 유체 처리 화학물질은 인산 3나트륨인, 유체를 담수화하는 방법.
  51. 제48항에 있어서, 상기 유체 처리 화학물질은 분산제인, 유체를 담수화하는 방법.
  52. 제51항에 있어서, 상기 유체 처리 화학물질은 철 산화물 분산제인, 유체를 담수화하는 방법.
  53. 제48항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 황산알루미늄을 상기 침전 탱크에 추가하여 인산염 분자를 침전시키는 단계를 더 포함하는, 유체를 담수화하는 방법.
  54. 제48항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 보유 탱크에 상기 담수화된 유체를 수집하기 전에 수지 비드를 가진 용기에서 유체를 폴리싱하는 단계를 더 포함하는, 유체를 담수화하는 방법.
  55. 제48항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, UV로 상기 담수화된 유체를 처리하여 세균을 사멸시키는 단계를 더 포함하는, 유체를 담수화하는 방법.
  56. 제1항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 본 명세서에 설명되고/되거나 예시되고/되거나 청구항 중 임의의 청구항에 언급된 바와 같은 하나 이상의 특징부를 더 포함하는, 시스템 또는 방법.
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