NL2033076B1

NL2033076B1 - Method for purifying water by means of at least one membrane filtration unit.

Info

Publication number: NL2033076B1
Application number: NL2033076A
Authority: NL
Inventors: Antonius Boere Jozef; Robin Cornelissen Emile; Van Dijk Levert
Original assignee: Allied Waters B V
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2024-03-25

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het door middel van ten minste een membraanfiltratie-eenheid zuiveren van water. Een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een methode voor het door middel van een membraanfiltratie-eenheid zuiveren van water, welke methode minder verstoppingsgevoelig is dan de zuiveringsmethode van het type spiraal gewonden FO membranen-RO.The present invention relates to a method and device for purifying water by means of at least one membrane filtration unit. An aim of the present invention is to provide a method for purifying water by means of a membrane filtration unit, which method is less sensitive to clogging than the purification method of the spiral wound FO membranes-RO type.

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het door middel van ten minste een membraanfiltratie-eenheid zuiveren van water.Short description: Method for purifying water by means of at least one membrane filtration unit.

Beschrijving:Description:

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het door middel van ten minste een membraanfiltratie-eenheid zuiveren van water.The present invention relates to a method and device for purifying water by means of at least one membrane filtration unit.

Membraanfiltratie is een algemeen toegepaste scheidingstechniek voor het zuiveren van water, zoals oppervlaktewater, proceswater en afvalwater.Membrane filtration is a commonly applied separation technique for purifying water, such as surface water, process water and waste water.

Membraanfiltratie kan ook worden toegepast voor het uit water verwijderen van zwevende bestanddelen, colloïdaal materiaal en bacteriën. Onder toepassing van een zogenaamde ultrafiltratie membraan-filtratie-eenheid (UF) is het bovendien mogelijk water vrij van virussen en andere microbiologische ziekteverwekkers te maken. UF maakt gebruik van hydrostatisch drukverschil (onderdruk in ondergedompelde UF) terwijl een membraanfiltratie-eenheid van het type Forward Osmose (FO) gebruikmaakt van een osmotisch drukverschil.Membrane filtration can also be used to remove suspended solids, colloidal material and bacteria from water. By using a so-called ultrafiltration membrane filtration unit (UF), it is also possible to make water free of viruses and other microbiological pathogens. UF uses hydrostatic pressure difference (negative pressure in submerged UF) while a Forward Osmosis (FO) type membrane filtration unit uses an osmotic pressure difference.

Membraanfiltratie is een op zich bekende techniek en is bijvoorbeeld geopenbaard in het Europees octrooi EP 1 894 612 waarin een membraan-filtratie- eenheid in het te zuiveren water is ondergedompeld. Het te zuiveren water, dat de eerste membraanfiltratie-eenheid omringt, wordt onder invloed van osmotische druk in het inwendige van de membraanfiltratie eenheid ingezogen, waarbij de daarbij verkregen permeaatstroom wordt toegevoerd aan een andere membraan-filtratie- eenheid ter verkrijging van een productstroom die het gezuiverde water omvat.Membrane filtration is a known technique and is disclosed, for example, in European patent EP 1 894 612, in which a membrane filtration unit is immersed in the water to be purified. The water to be purified, which surrounds the first membrane filtration unit, is sucked into the interior of the membrane filtration unit under the influence of osmotic pressure, whereby the permeate flow obtained is fed to another membrane filtration unit to obtain a product flow that includes purified water.

Soortgelijke scheidingsmethoden zijn ook bekend uit het Amerikaans octrooi 5,098,575, US 4,156,645 en de Amerikaanse aanvraag US 2004/188348.Similar separation methods are also known from US patent 5,098,575, US 4,156,645 and US application US 2004/188348.

Internationale aanvraag WO2015157031 heeft betrekking op een systeem voor osmotische extractie van een oplosmiddel uit een eerste oplossing, waarbij het systeem een aantal voorwaartse osmose-eenheden omvat, elk omvattende een semipermeabel membraansamenstel, waarbij de membranen zijn geconfigureerd voor het osmotisch scheiden van het oplosmiddel van de eerste oplossing waardoor een meer geconcentreerde eerste oplossing in het eerste aantal kanalen en een verdunde trekoplossing in het tweede aantal kanalen wordt gevormd. Verder omvat het systeem een tank geconfigureerd voor het ontvangen van het semipermeabele membraansamenstel en de eerste oplossing, waarbij het semipermeabele membraansamenstel ten minste gedeeltelijk is ondergedompeld in de tank, een scheidingssysteem voor het scheiden van de verdunde trekoplossing in de geconcentreerde onttrekkingsoplossing en een oplosmiddelstroom, een aantal recirculatiesystemen, en een aantal hydrocyclooncircuits.International application WO2015157031 relates to a system for osmotic extraction of a solvent from a first solution, the system comprising a plurality of forward osmosis units, each comprising a semipermeable membrane assembly, the membranes being configured to osmotically separate the solvent from the first solution forming a more concentrated first solution in the first plurality of channels and a dilute drawing solution in the second plurality of channels. Further, the system includes a tank configured to receive the semipermeable membrane assembly and the first solution, the semipermeable membrane assembly being at least partially submerged in the tank, a separation system for separating the dilute drawing solution into the concentrated withdrawal solution and a solvent stream, a number of recirculation systems, and a number of hydrocyclone circuits.

Internationale aanvraag WO97181686 heeft betrekking op een methode voor het terugwinnen van zuiver water uit waterige verontreinigde stromen die een hoog gehalte aan zouten en gesuspendeerde vaste stoffen bevatten, omvattende het in contact brengen van de waterige stroom met één zijde van een semipermeabel membraan, waarvan de andere zijde in contact is met een waterige pekeloplossing op een hogere osmotische druk, waarbij zuiver water door het membraan van de waterige stroom in de waterige pekeloplossing stroomt, en het terugwinnen van zuiver water uit de waterige pekeloplossing door een procedure gekozen uit de groep bestaande uit een omgekeerd osmose (RO) proces, een elektrodialyseproces, een verdampingsproces, en een combinatie daarvan, waardoor de waterige pekeloplossing opnieuw wordt geconcentreerd.International application WO97181686 relates to a method for recovering pure water from aqueous contaminated streams containing high levels of salts and suspended solids, comprising contacting the aqueous stream with one side of a semipermeable membrane, the other of which side is in contact with an aqueous brine solution at a higher osmotic pressure, pure water flowing through the membrane of the aqueous flow into the aqueous brine solution, and the recovery of pure water from the aqueous brine solution by a procedure selected from the group consisting of a reverse osmosis (RO) process, an electrodialysis process, an evaporation process, and a combination thereof, which reconcentrates the aqueous brine solution.

Een technologische route voor het concentreren van het afvalwater met behulp van membraantechnologie is gebaseerd op het principe van Forward Osmose (FO).A technological route for concentrating wastewater using membrane technology is based on the principle of Forward Osmosis (FO).

Dit is de sleutelstap in de productie van schoonwater zonder nutriënten, (pathogene) micro-organismen en organische microverontreinigingen (OMP) en een geconcentreerde afvalwaterstroom die energiezuiniger kan worden behandeld en waaruit resources gemakkelijker zijn terug te winnen. Forward Osmose ( FO ) is een osmotisch proces dat, net als Reverse Osmose (RO), een semipermeabel membraan gebruikt om water te scheiden van opgeloste stoffen. De drijvende kracht voor deze scheiding is een osmotische drukgradiënt, zodat een "trek" of osmotische oplossing met een hoge concentratie (ten opzichte van die van de voedingsoplossing) wordt gebruikt om een netto waterstroom door het membraan in de trekoplossing te induceren, dus het effectief scheiden van het voedingswater van zijn opgeloste stoffen. Het RO-proces gebruikt daarentegen hydraulische druk als de drijvende kracht voor scheiding, die dient om de osmotische drukgradiënt tegen te gaan die anders de waterstroom van het permeaat naar de voeding zou bevorderen. Daarom is er aanzienlijk meer energie nodig voor RO in vergelijking met FO.This is the key step in the production of clean water without nutrients, (pathogenic) micro-organisms and organic micro-pollutants (OMP) and a concentrated wastewater stream that can be treated more energy-efficiently and from which resources are easier to recover. Forward Osmosis (FO) is an osmotic process that, like Reverse Osmosis (RO), uses a semipermeable membrane to separate water from dissolved substances. The driving force for this separation is an osmotic pressure gradient, so a "draw" or osmotic solution of high concentration (relative to that of the feed solution) is used to induce a net flow of water through the membrane into the draw solution, so it is effectively separating the feed water from its dissolved substances. In contrast, the RO process uses hydraulic pressure as the driving force for separation, which serves to counteract the osmotic pressure gradient that would otherwise promote water flow from the permeate to the feed. Therefore, significantly more energy is required for RO compared to FO.

Membraanfiltratie-eenheden van het type microfiltratie (MF), ultrafiltratie (UF), nanofiltratie (NF) en RO (reverse (omgekeerde) osmose) maken gebruik van hydrostatische druk en membraanfiltratie-eenheden van het type FO van osmotische druk.Membrane filtration units of the microfiltration (MF), ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF) and RO (reverse) osmosis type use hydrostatic pressure and FO type membrane filtration units use osmotic pressure.

Afvalwater bestaat uit een complexe mix van zouten, organische stoffen, pathogenen en deeltjes waarvan de samenstelling bovendien sterk varieert in de tijd en afhankelijk is van een specifieke locatie. Hierdoor vormt afvalwater een zeer uitdagende matrix voor een fysicochemische behandeling ervan. Het FO proces is in principe zeer robuust, en is in staat om de verschillende componenten in grote mate te verwijderen uit het afvalwater. Echter, de specifieke uitvoeringsvorm van spiraal gewonden FO membranen is zeer gevoelig voor verstopping ten gevolge van deeltjes in het afvalwater. Dit komt omdat de voedingskanalen van de spiraal gewonden FO membranen bestaan uit nauwe (ca 0,8mm) kanalen waarin zich voedingsspacers bevinden waaraan de deeltjes kunnen blijven plakken. Om te voorkomen dat deeltjes in deze kanalen terechtkomen is er — in principe — een uitvoerige voorbehandelingstap nodig, bijvoorbeeld de toepassing van een minimale voorbehandeling met screens die voor de spiraal gewonden FO membranen zijn geplaatst, of een variant waarbij gebruik wordt gemaakt van UF membranen. Aldus is een installatie van spiraal gewonden FO membranen verstoppingsgevoelig en is er een uitgebreide voorzuivering nodig, waarbij verder ook sprake is van een ingewikkelde reinigingssequentie van het spiraal gewonden FO membranen proces. Verder is het energieverbruik hoog vanwege de complexe uitvoeringsvorm van spiraal gewonden FO membranen, en zijn de kosten hoog vanwege de dure FO membranen met een lage flux gecombineerd met de complexe uitvoeringsvorm.Wastewater consists of a complex mix of salts, organic substances, pathogens and particles, the composition of which also varies greatly over time and depends on a specific location. This makes wastewater a very challenging matrix for its physicochemical treatment. The FO process is in principle very robust and is able to remove the various components from the wastewater to a large extent. However, the specific embodiment of spiral wound FO membranes is very sensitive to clogging due to particles in the wastewater. This is because the feed channels of the spirally wound FO membranes consist of narrow (approximately 0.8mm) channels in which feed spacers are located to which the particles can stick. To prevent particles from entering these channels, an extensive pretreatment step is — in principle — required, for example the application of a minimal pretreatment with screens placed in front of the spirally wound FO membranes, or a variant using UF membranes. Thus, an installation of spirally wound FO membranes is prone to clogging and requires extensive pre-purification, which also involves a complicated cleaning sequence of the spirally wound FO membranes process. Furthermore, the energy consumption is high due to the complex design of spiral wound FO membranes, and the costs are high due to the expensive FO membranes with a low flux combined with the complex design.

Een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een methode voor het door middel van een membraanfiltratie-eenheid zuiveren van water, welke methode minder verstoppingsgevoelig is dan de zuiveringsmethode van het type spiraal gewonden FO membranen-RO.An aim of the present invention is to provide a method for purifying water by means of a membrane filtration unit, which method is less sensitive to clogging than the purification method of the spiral wound FO membranes-RO type.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een methode voor het door middel van een membraanfiltratie-eenheid zuiveren van water, welke methode minder energie verbruikt dan de zuiveringsmethode van het type spiraal gewonden FO membranen-RO.Another object of the present invention is to provide a method for purifying water by means of a membrane filtration unit, which method consumes less energy than the purification method of the spiral wound FO membranes-RO type.

De onderhavige uitvinding heeft aldus betrekking op een werkwijze voor het door middel van ten minste een membraanfiltratie-eenheid zuiveren van water, omvattende een eerste zuiveringsstap bestaande uit eerste membraanfiltratie-eenheid die in het te zuiveren water is ondergedompeld, waarbij het de eerste membraanfiltratie-eenheid omringende water in het inwendige van de eerste membraanfiltratie-eenheid wordt ingezogen onder invloed van osmotische druk, in welke eerste membraanfiltratie-eenheid zich in het inwendige een osmotisch middel bevindt, waarbij de permeaatstroom uit de eerste membraanfiltratie-eenheid wordt toegevoerd aan een andere membraanfiltratie-eenheid, die zich niet in het te zuiveren water bevindt, en daarin wordt gescheiden in een eerste productstroom, die het gezuiverde water omvat, en een concentraatstroom, welke concentraatstroom wordt teruggevoerd aan het inwendige van de in het te zuiveren water ondergedompelde eerste membraanfiltratie-eenheid, waarbij de eerste zuiveringsstap wordt gevolgd door een tweede zuiveringsstap, waarbij het de eerste membraanfiltratie-eenheid omringende water wordt toegevoerd als een voedingsstroom aan de tweede zuiveringsstap, omvattende een tweede membraanfiltratie-eenheid die in de voedingsstroom is ondergedompeld, waarbij de voedingsstroom in het inwendige van de tweede membraanfiltratie-eenheid wordt ingezogen onder invloed van osmotische druk, in welke de tweede membraanfiltratie-eenheid zich in het inwendige een osmotisch middel bevindt, waarbij de permeaatstroom uit de tweede membraanfiltratie-eenheid wordt toegevoerd aan een andere membraanfiltratie- eenheid, die zich niet in de voedingsstroom bevindt, en daarin wordt gescheiden in een tweede productstroom, die het gezuiverde water omvat, en een concentraatstroom, welke concentraatstroom wordt teruggevoerd aan het inwendige van de in de voedingsstroom ondergedompelde tweede membraanfiltratie-eenheid.The present invention thus relates to a method for purifying water by means of at least one membrane filtration unit, comprising a first purification step consisting of a first membrane filtration unit that is immersed in the water to be purified, wherein it is the first membrane filtration unit surrounding water is sucked into the interior of the first membrane filtration unit under the influence of osmotic pressure, in which first membrane filtration unit there is an osmotic agent in the interior, wherein the permeate flow from the first membrane filtration unit is supplied to another membrane filtration unit unit, which is not located in the water to be purified, and is separated therein into a first product stream, which comprises the purified water, and a concentrate stream, which concentrate stream is returned to the interior of the first membrane filtration unit immersed in the water to be purified , wherein the first purification step is followed by a second purification step, wherein the water surrounding the first membrane filtration unit is supplied as a feed stream to the second purification step, comprising a second membrane filtration unit immersed in the feed stream, wherein the feed stream enters the interior of the second membrane filtration unit is sucked in under the influence of osmotic pressure, in which an osmotic agent is located in the interior of the second membrane filtration unit, wherein the permeate flow from the second membrane filtration unit is supplied to another membrane filtration unit, which is located is not in the feed stream, and is separated therein into a second product stream, which comprises the purified water, and a concentrate stream, which concentrate stream is returned to the interior of the second membrane filtration unit immersed in the feed stream.

Onder toepassing van een dergelijke werkwijze wordt aan een of meer van voornoemde doelstellingen voldaan. Aldus wordt een FO omvattend proces bedreven als een combinatie van twee ondergedompelde systemen, waarbij in elk systeem een osmotisch middel wordt rondgeleid tussen een ondergedompelde membraanfiltratie- eenheid en een niet-ondergedompelde membraanfiltratie-eenheid.By applying such a method, one or more of the aforementioned objectives are met. Thus, an FO process is operated as a combination of two submerged systems, each system circulating an osmotic agent between a submerged membrane filtration unit and a non-submerged membrane filtration unit.

In een bijzondere uitvoeringsvorm wordt de tweede zuiveringsstap gevolgd door een derde zuiveringsstap, waarbij het de tweede membraanfiltratie-eenheid omringende water wordt toegevoerd als een voedingsstroom aan de derde zuiveringsstap, omvattende een derde membraanfiltratie-eenheid die in voornoemde voedingsstroom is ondergedompeld, waarbij voornoemde voedingsstroom in het inwendige van de derde membraanfiltratie-eenheid wordt ingezogen onder invloed van osmotische druk, in welke derde membraanfiltratie-eenheid zich in het inwendige een osmotisch middel bevindt, waarbij de permeaatstroom uit de derde membraanfiltratie- eenheid wordt toegevoerd aan een andere membraanfiltratie-eenheid, die zich niet in voornoemde voedingsstroom bevindt, en daarin wordt gescheiden in een derde 5 productstroom, die het gezuiverde water omvat, en een concentraatstroom, welke concentraatstroom wordt teruggevoerd aan het inwendige van de in voornoemde voedingsstroom ondergedompelde derde membraanfiltratie-eenheid. In dergelijke uitvoeringsvorm is aldus sprake van drie, in serie gerangschikte en ondergedompelde membraanfiltratie-eenheden, waarbij het ruwe afvalwater aan de eerste membraanfiltratie-eenheid wordt toegevoerd en de tweede membraanfiltratie-eenheid wordt gevoed door de eerste membraanfiltratie-eenheid en derde membraanfiltratie- eenheid wordt gevoed door de tweede membraanfiltratie-eenheid.In a special embodiment, the second purification step is followed by a third purification step, wherein the water surrounding the second membrane filtration unit is supplied as a feed stream to the third purification step, comprising a third membrane filtration unit immersed in said feed stream, wherein said feed stream is the interior of the third membrane filtration unit is sucked in under the influence of osmotic pressure, in which third membrane filtration unit there is an osmotic agent in the interior, wherein the permeate flow from the third membrane filtration unit is supplied to another membrane filtration unit, which is not in said feed stream, and is separated therein into a third product stream, which comprises the purified water, and a concentrate stream, which concentrate stream is returned to the interior of the third membrane filtration unit immersed in said feed stream. In such an embodiment there are three submerged membrane filtration units arranged in series, wherein the raw waste water is supplied to the first membrane filtration unit and the second membrane filtration unit is fed by the first membrane filtration unit and the third membrane filtration unit is fed by the first membrane filtration unit. fed by the second membrane filtration unit.

In een uitvoeringsvorm omvat de eerste membraanfiltratie-eenheid een aantal, op een onderlinge afstand evenwijdig gepositioneerde platen.In one embodiment, the first membrane filtration unit comprises a number of plates positioned parallel to each other.

In een uitvoeringsvorm omvat de tweede membraanfiltratie-eenheid een aantal, op een onderlinge afstand evenwijdig gepositioneerde platen omvat.In one embodiment, the second membrane filtration unit comprises a number of plates positioned parallel to each other.

In een andere uitvoeringsvorm omvatten de eerste en tweede membraanfiltratie-eenheid een aantal, op een onderlinge afstand evenwijdig gepositioneerde platen, waarbij de derde membraanfiltratie-eenheid is van het type holle vezels. Voor holle vezels, capillaire en tubulaire membranen is er een extern systeem nodig. Het afvalwater wordt doorheen het FO systeem gepompt. De derde membraanfiltratie-eenheid is van het type gekozen uit de groep van holle vezels, in het bijzonder waarbij de scheidende laag van de FO-membranen aan de buitenzijde is gepositioneerd.In another embodiment, the first and second membrane filtration unit comprise a number of plates positioned parallel to each other, wherein the third membrane filtration unit is of the hollow fiber type. An external system is required for hollow fibers, capillary and tubular membranes. The waste water is pumped through the FO system. The third membrane filtration unit is of the type selected from the group of hollow fibers, in particular where the separating layer of the FO membranes is positioned on the outside.

In een andere uitvoeringsvorm is de eerste membraanfiltratie-eenheid gekozen uit de groep van holle vezels, capillaire membranen en tubulaire membranen, waarbij de tweede en derde membraanfiltratie-eenheid een aantal, op een onderlinge afstand evenwijdig gepositioneerde platen omvatten.In another embodiment, the first membrane filtration unit is selected from the group of hollow fibers, capillary membranes and tubular membranes, wherein the second and third membrane filtration units comprise a number of plates positioned parallel to each other.

De onderhavige uitvinding ziet ook toe op de toepassing van zogenaamde externe membraansystemen, waarbij de membranen buiten de voedingswatertank worden geplaatst. De onderhavige uitvinders hebben aldus gevonden om zowel een intern FO-systeem als een extern FO-systeem in de onderhavige werkwijze te implementeren.The present invention also concerns the use of so-called external membrane systems, in which the membranes are placed outside the feed water tank. The present inventors have thus found to implement both an internal FO system and an external FO system in the present method.

Voor zogenaamde plaatmembranen is het wenselijk om een intern FO-systeem toe te passen. Echter voor rond uitgevoerde FO-membranen, in het bijzonder holle vezel, capillaire en tubulaire membranen, is het mogelijk een onderscheid te maken tussen enerzijds holle vezel FO en anderzijds capillaire/tubulaire FO. Holle vezel FO- membranen kunnen zowel volgens een intern FO-systeem (dus ondergedompeld in het voedingswater) als volgens een extern FO-systeem (dus buiten het voedingswater) worden bedreven, waarbij het wenselijk is dat holle vezel FO-membranen volgens een intern FO-systeem worden bedreven. In een dergelijke uitvoeringsvorm is het wenselijk dat de scheidende laag van de FO-membranen aan de buitenzijde is gepositioneerd.For so-called plate membranes it is desirable to use an internal VSD system. However, for round FO membranes, in particular hollow fiber, capillary and tubular membranes, it is possible to distinguish between hollow fiber FO on the one hand and capillary/tubular FO on the other. Hollow fiber FO membranes can be operated according to both an internal FO system (i.e. immersed in the feed water) and according to an external FO system (i.e. outside the feed water), whereby it is desirable that hollow fiber FO membranes operate according to an internal FO system are operated. In such an embodiment it is desirable that the separating layer of the FO membranes is positioned on the outside.

Vanuit het oogpunt van de mechanische constructie van capillaire/tubulaire FO- membranen is het wenselijk om die volgens externe FO-systeem te bedrijven.From the point of view of the mechanical construction of capillary/tubular FO membranes, it is desirable to operate them according to an external FO system.

In een uitvoeringsvorm omvat de eerste zuiveringsstap een waterige toevoer, welke waterige toevoer afkomstig is van een pre-membraanfiltratie-eenheid gebaseerd op het principe van Forward Osmose, welke pre-membraanfiltratie-eenheid zich buiten het aan de pre-membraanfiltratie-eenheid toe te voeren voedingswater bevindt, waarbij de pre-membraanfiltratie-eenheid is gekozen uit de groep van capillaire membranen en tubulaire membranen.In one embodiment, the first purification step comprises an aqueous feed, which aqueous feed comes from a pre-membrane filtration unit based on the principle of Forward Osmosis, which pre-membrane filtration unit is located outside the area to be fed to the pre-membrane filtration unit. feed water, where the pre-membrane filtration unit is selected from the group of capillary membranes and tubular membranes.

In een uitvoeringsvorm wordt de tweede zuiveringsstap gevolgd door een post- membraanfiltratie-eenheid, waarbij het de tweede membraanfiltratie-eenheid omringende water wordt toegevoerd als een voedingsstroom aan de post- membraanfiltratie-eenheid gebaseerd op het principe van Forward Osmose, welke post-membraanfiltratie-eenheid zich buiten de aan de post-membraanfiltratie-eenheid toe te voeren waterige voedingsstroom bevindt, waarbij de post-membraanfiltratie- eenheid is gekozen uit de groep van capillaire membranen en tubulaire membranen.In one embodiment, the second purification step is followed by a post-membrane filtration unit, wherein the water surrounding the second membrane filtration unit is supplied as a feed stream to the post-membrane filtration unit based on the principle of Forward Osmosis, which post-membrane filtration unit is located outside the aqueous feed stream to be supplied to the post-membrane filtration unit, wherein the post-membrane filtration unit is selected from the group of capillary membranes and tubular membranes.

Voorbeelden van de onderhavige uitvindingen omvatten onder meer een werkwijze waarbij de eerste en tweede zuiveringsstap als ondergedompelde plaatmembranen zijn uitgevoerd, een werkwijze waarbij de eerste en tweede zuiveringsstap als ondergedompelde plaatmembranen en de derde zuiveringsstap als ondergedompelde holle vezels zijn uitgevoerd, en een werkwijze waarbij de eerste zuiveringsstap als ondergedompelde holle vezels en de tweede en derde zuiveringsstap als ondergedompelde plaatmembranen zijn uitgevoerd.Examples of the present inventions include a method in which the first and second purification steps are carried out as immersed plate membranes, a method in which the first and second purification steps are carried out as immersed plate membranes and the third purification step as immersed hollow fibers, and a method in which the first purification step as immersed hollow fibers and the second and third purification steps as immersed sheet membranes were performed.

In een uitvoeringsvorm bevindt de onderlinge afstand tussen de evenwijdig gepositioneerde platen zich in een gebied van 0,1 — 10 mm, bij voorkeur 0,3 — 7 mm.In one embodiment, the mutual distance between the parallel positioned plates is in a range of 0.1 - 10 mm, preferably 0.3 - 7 mm.

In een uitvoeringsvorm bevindt de lengte van de evenwijdig gepositioneerde platen zich in een gebied van 0,5 - 3 m en de breedte in een gebied van 0,2 -1,5m.In one embodiment, the length of the parallel positioned plates is in a range of 0.5 - 3 m and the width in a range of 0.2 - 1.5 m.

In een uitvoeringsvorm bevindt de lengte van de groep van holle vezels, capillaire membranen en tubulaire membranen zich in het gebied van 0,5 — 2 m.In one embodiment, the length of the group of hollow fibers, capillary membranes and tubular membranes is in the range of 0.5 - 2 m.

In een uitvoeringsvorm wordt de membraaneenheid, waarin een scheiding in concentraat- en productstroom tot stand wordt gebracht, gekozen uit de groep vanIn one embodiment, the membrane unit, in which a separation into concentrate and product flow is achieved, is selected from the group of

Reverse Osmose (RO)- en nanofiltratie (NF) membraanfiltratie-eenheden.Reverse Osmosis (RO) and nanofiltration (NF) membrane filtration units.

Om verstopping van de ondergedompelde platen membranen te voorkomen is het wenselijk dat gebruik wordt gemaakt van voldoende turbulentie langs het membraanoppervlak, bijvoorbeeld door het leiden van voedingswater met een hoog debiet langs de ondergedompelde membranen. Dit hoge debiet zorgt dan voor voldoende turbulentie en het voorkomen van verstopping. Aangezien het te verpompen debiet proportioneel is aan het energieverbruik, is dit één van de oorzaken van het hoge energieverbruik bij het gebruik van deze systemen. Een andere mogelijkheid is het gebruik van een bellenscherm, waarbij de bellen zorgen voor turbulentie aan het membraanoppervlak. Dit is een uitvoeringsvorm waarbij gebruik kan worden gemaakt van lucht. De grootte van de luchtbellen in relatie tot de plaatafstand of diameter van de membranen zijn van invloed op de effectiviteit van het schoonhouden van het membraanoppervlak. Gebruikmaking van bellenbeluchting levert een aanzienlijk besparing op in energieverbruikTo prevent clogging of the submerged membrane plates, it is desirable to use sufficient turbulence along the membrane surface, for example by passing feed water at a high flow rate along the submerged membranes. This high flow rate then ensures sufficient turbulence and prevents clogging. Since the flow rate to be pumped is proportional to the energy consumption, this is one of the causes of the high energy consumption when using these systems. Another option is to use a bubble screen, where the bubbles create turbulence on the membrane surface. This is an embodiment in which air can be used. The size of the air bubbles in relation to the plate spacing or diameter of the membranes affects the effectiveness of keeping the membrane surface clean. Using bubble aeration results in significant savings in energy consumption

Om verstopping van de membranen te voorkomen is het aldus wenselijk dat aan het oppervlak van ten minste een van de eerste, tweede en derde membraanfiltratie-eenheid turbulentie wordt veroorzaakt door een toevoeren van een bellen omvattende gasstroming, in het bijzonder dat voornoemde toevoer plaatsvindt onder toepassing van een of meer gassen, gekozen uit de groep van stikstof, koolstofdioxide, lucht en methaan. Koolstofdioxide is een in water onder druk oplosbaar gas dat bij ontspanning sterk expandeert en een sterke turbulente veroorzaakt. Omdat het verbruik aan kooldioxide te beperken is het wenselijk om de verbruikte kooldioxide op te vangen en te hergebruiken via carbonisatie. Als de gebruikte kooldioxide kan worden opgevangen en opnieuw worden gecarboniseerd kan het opnieuw in de voedingsstroom worden toegevoegd.In order to prevent clogging of the membranes, it is thus desirable that turbulence is caused at the surface of at least one of the first, second and third membrane filtration units by supplying a gas flow comprising bubbles, in particular that said supply takes place using of one or more gases selected from the group of nitrogen, carbon dioxide, air and methane. Carbon dioxide is a gas soluble in water under pressure that expands greatly when relaxed, causing strong turbulence. To limit the consumption of carbon dioxide, it is desirable to capture the consumed carbon dioxide and reuse it through carbonization. If the spent carbon dioxide can be captured and recarbonized it can be added back into the feed stream.

Het is ook mogelijk om de daarbij toegepaste gassen terug te winnen, bij voorkeur door het afvangen van de gasstroming, het opnieuw oplossen daarvan in een vloeistofstroom en het opnieuw toepassen als bron van turbulentie aan het oppervlak van ten minste een van de eerste, tweede en derde membraanfiltratie-eenheid.It is also possible to recover the gases used, preferably by capturing the gas flow, redissolving it in a liquid flow and reusing it as a source of turbulence at the surface of at least one of the first, second and third membrane filtration unit.

In een uitvoeringsvorm wordt als osmotisch middel een zoutoplossing toegepast, in het bijzonder gekozen uit de groep van zeewater, NaCl, MgSO,, AISO,,In one embodiment, a saline solution is used as osmotic agent, in particular selected from the group of seawater, NaCl, MgSO, AlSO,

ZuSO,, en een concentraatstroom afkomstig van een ontzoutingsinstallatie, of een combinatie hiervan. Als voorbeelden van andere osmotische oplossingen kunnen bijvoorbeeld MgCl: en KNO: worden genoemd, naast glucose en fructose als trek- oplossing in de voedingsindustrie.ZuSO,, and a concentrate stream from a desalination plant, or a combination of these. As examples of other osmotic solutions, MgCl: and KNO: can be mentioned, in addition to glucose and fructose as a drawing solution in the food industry.

Als te zuiveren water wordt bijvoorbeeld ruw afvalwater afkomstig van industriële processen en afvalwater afkomstig van huishoudens toegepast.For example, raw wastewater from industrial processes and wastewater from households are used as water to be purified.

In een uitvoeringsvorm wordt de eerste zuiveringsstap voorafgegaan door een voorzuiveringsstap gekozen uit de groep van voorbezinking en zandfilter, waarbij ookIn one embodiment, the first purification step is preceded by a pre-purification step selected from the group of pre-settling and sand filter, where also

MF/UF kunnen worden genoemd.MF/UF can be mentioned.

In een uitvoeringsvorm is het ook mogelijk om de concentraatstroom aan elektrodialyse te onderwerpen voor het daaruit terugwinnen van bestanddelen, in het bijzonder K, fosfaat en ammonium.In one embodiment it is also possible to subject the concentrate stream to electrodialysis to recover components therefrom, in particular K, phosphate and ammonium.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het door middel van ten minste een membraanfiltratie-eenheid zuiveren van water, omvattende de noodzakelijke toe- en afvoerleidingen, alsmede gebruikelijke pompen, afsluiters en kleppen, waarbij een eerste membraanfiltratie-eenheid zich in het te zuiveren water bevindt, waarbij de permeaatstroom van de eerste membraan-filtratie-eenheid via een leiding is verbonden met een andere membraanfiltratie-eenheid, die zich niet in het te zuiveren water bevindt, in welke andere membraanfiltratie-eenheid een scheiding plaatsvindt van de toegevoerde permeaatstroom in een productstroom, die het gezuiverde water omvat, en een concentraatstroom, welke concentraatstroom via een leiding wordt teruggeleid aan de eerste membraanfiltratie-eenheid, met het kenmerk, dat het te zuiveren water als een voedingsstroom via een toevoerleiding is verbonden met een tweede membraanfiltratie-eenheid, die zich in de voedingsstroom bevindt, waarbij de permeaatstroom van de tweede membraan-filtratie-eenheid via een leiding is verbonden met een andere membraanfiltratie-eenheid, die zich niet in de voedingsstroom bevindt, in welke andere membraanfiltratie-eenheid een scheiding plaatsvindt van de toegevoerde permeaatstroom in een productstroom, die het gezuiverde water omvat, en een concentraatstroom, welke concentraatstroom via een leiding wordt teruggeleid aan de tweede membraanfiltratie-eenheid.The invention further relates to a device for purifying water by means of at least one membrane filtration unit, comprising the necessary supply and discharge lines, as well as usual pumps, valves and valves, wherein a first membrane filtration unit is located in the area to be purified. water, wherein the permeate flow from the first membrane filtration unit is connected via a pipe to another membrane filtration unit, which is not located in the water to be purified, in which other membrane filtration unit a separation takes place of the supplied permeate flow into a product stream, which comprises the purified water, and a concentrate stream, which concentrate stream is returned via a line to the first membrane filtration unit, characterized in that the water to be purified is connected as a feed stream via a supply line to a second membrane filtration unit , which is located in the feed stream, wherein the permeate flow from the second membrane filtration unit is connected via a pipe to another membrane filtration unit, which is not located in the feed stream, in which other membrane filtration unit a separation of the supplied permeate stream into a product stream, which comprises the purified water, and a concentrate stream, which concentrate stream is returned via a pipe to the second membrane filtration unit.

In een uitvoeringsvorm is de ruimte, waarin de tweede membraanfiltratie- eenheid is gelegen, via een toevoerleiding verbonden met een derde membraanfiltratie-eenheid, door welke toevoerleiding een voedingsstroom wordt geleid, welke voedingsstroom de derde membraanfiltratie-eenheid omringt, waarbij de permeaatstroom van de derde membraan-filtratie-eenheid via een leiding is verbonden met een andere membraanfiltratie-eenheid, die zich niet in de voedingsstroom bevindt, in welke andere membraanfiltratie-eenheid een scheiding plaatsvindt van de toegevoerde permeaatstroom in een productstroom, die het gezuiverde water omvat, en een concentraatstroom, welke concentraatstroom via een leiding wordt teruggeleid aan de derde membraanfiltratie-eenheid.In one embodiment, the space in which the second membrane filtration unit is located is connected via a supply line to a third membrane filtration unit, through which supply line a feed stream is passed, which feed stream surrounds the third membrane filtration unit, wherein the permeate flow from the third membrane filtration unit is connected via a pipe to another membrane filtration unit, which is not in the feed stream, in which other membrane filtration unit a separation takes place of the supplied permeate stream into a product stream, which comprises the purified water, and a concentrate flow, which concentrate flow is returned via a pipe to the third membrane filtration unit.

In een uitvoeringsvorm van voornoemde inrichting omvat de eerste membraanfiltratie-eenheid een aantal, op een onderlinge afstand evenwijdig gepositioneerde platen omvat.In an embodiment of the aforementioned device, the first membrane filtration unit comprises a number of plates positioned parallel at a mutual distance.

In een uitvoeringsvorm van voornoemde inrichting omvat de tweede membraanfiltratie-eenheid een aantal, op een onderlinge afstand evenwijdig gepositioneerde platen.In an embodiment of the aforementioned device, the second membrane filtration unit comprises a number of plates positioned parallel at a mutual distance.

In een uitvoeringsvorm van voornoemde inrichting omvatten de eerste en tweede membraanfiltratie-eenheid een aantal, op een onderlinge afstand evenwijdig gepositioneerde platen, waarbij de derde membraanfiltratie-eenheid is van het type holle vezels.In an embodiment of the aforementioned device, the first and second membrane filtration unit comprise a number of plates positioned parallel to each other, wherein the third membrane filtration unit is of the hollow fiber type.

In een uitvoeringsvorm van voornoemde inrichting is de eerste membraanfiltratie-eenheid gekozen van het type holle vezels, waarbij de tweede en derde membraanfiltratie-eenheid een aantal, op een onderlinge afstand evenwijdig gepositioneerde platen omvatten.In an embodiment of the aforementioned device, the first membrane filtration unit is chosen of the hollow fiber type, wherein the second and third membrane filtration units comprise a number of plates positioned parallel to each other.

In een uitvoeringsvorm van voornoemde inrichting omvat de eerste membraanfiltratie-eenheid een waterige toevoer, welke waterige toevoer afkomstig is van een pre-membraanfiltratie-eenheid gebaseerd op het principe van ForwardIn an embodiment of the aforementioned device, the first membrane filtration unit comprises an aqueous supply, which aqueous supply originates from a pre-membrane filtration unit based on the Forward principle.

Osmose, welke pre-membraanfiltratie-eenheid zich buiten het aan de pre- membraanfiltratie-eenheid toe te voeren voedingswater bevindt, waarbij de pre-Osmosis, which pre-membrane filtration unit is located outside the feed water to be supplied to the pre-membrane filtration unit, whereby the pre-membrane

membraanfiltratie-eenheid is gekozen uit de groep van capillaire membranen en tubulaire membranen.membrane filtration unit is selected from the group of capillary membranes and tubular membranes.

In een uitvoeringsvorm van voornoemde inrichting is het de tweede membraanfiltratie-eenheid omringende water via een toevoerleiding verbonden met een post-membraanfiltratie-eenheid, waarbij het de tweede membraanfiltratie-eenheid omringende water via de toevoerleiding wordt toegevoerd als een voedingsstroom aan de post-membraanfiltratie-eenheid gebaseerd op het principe van Forward Osmose, welke post-membraanfiltratie-eenheid zich buiten de aan de post-membraanfiltratie- eenheid toe te voeren waterige voedingsstroom bevindt, waarbij de post- membraanfiltratie-eenheid is gekozen uit de groep van capillaire membranen en tubulaire membranen.In an embodiment of the aforementioned device, the water surrounding the second membrane filtration unit is connected via a supply line to a post-membrane filtration unit, wherein the water surrounding the second membrane filtration unit is supplied via the supply line as a feed stream to the post-membrane filtration unit. unit based on the principle of Forward Osmosis, which post-membrane filtration unit is located outside the aqueous feed stream to be supplied to the post-membrane filtration unit, wherein the post-membrane filtration unit is selected from the group of capillary membranes and tubular membranes .

In de onderhavige beschrijving worden ondergedompelde FO membranen en modules verder afgekort tot sub-FO (submerged FO). In de onderhavige beschrijving worden FO membranen en modules die zijn gekozen uit de groep van holle vezels, capillaire membranen en tubulaire membranen, verder afgekort tot cap-FO (capillaireIn the present description, submerged FO membranes and modules are further abbreviated to sub-FO (submerged FO). In the present description, FO membranes and modules selected from the group of hollow fibers, capillary membranes and tubular membranes are further abbreviated to cap-FO (capillary

FO).FO).

De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een tweetal figuren worden toegelicht, welke beide figuren een schematische weergave van een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze voor het door middel van een membraanfiltratie-eenheid zuiveren van water is.The present invention will be explained below with reference to two figures, both of which are a schematic representation of a special embodiment of the method for purifying water by means of a membrane filtration unit.

Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.Figure 1 shows an embodiment of the present invention.

Figuur 2 toont een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.Figure 2 shows another embodiment of the present invention.

VoorbeeldExample

In een systeem, zoals getoond in figuur 1, dat drie, in serie geschakelde membraanfiltratie-eenheden omvat, wordt het ruwe afvalwater gevoed aan een eersteIn a system, as shown in Figure 1, which includes three membrane filtration units connected in series, the raw wastewater is fed to a first

FO-1 tank, die met een osmotische oplossing (ca. 0,2 M) gekoppeld aan een membraan-eenheid van het type RO en een eerste concentreringsstap van CF-1=5 uitvoert. Hierna volgt een FO-2 tank gekoppeld aan een andere membraan-eenheid van het type RO en vervolgens een FO-3 tank gekoppeld aan een andere membraan- eenheid van het type RO. De tweede concentreringsstap CF-2 bedraagt in dit voorbeeld 3, de derde concentreringsstap CF-3 in dit voorbeeld 2. De totale concentratiefactor is derhalve 30.FO-1 tank, which is connected to an RO type membrane unit with an osmotic solution (approx. 0.2 M) and carries out a first concentration step of CF-1=5. This is followed by an FO-2 tank connected to another membrane unit of type RO and then an FO-3 tank connected to another membrane unit of type RO. The second concentration step CF-2 in this example is 3, the third concentration step CF-3 in this example is 2. The total concentration factor is therefore 30.

Hoewel in de getoonde figuur sprake is van drie membraanfiltratie-eenheden (FO-1, FO-2 en FO-3), is de onderhavige uitvinding niet beperkt tot een dergelijk aantal. De onderhavige uitvinding ziet met name toe op een werkwijze voor het zuiveren van water waarbij ten minste twee zuiveringsstappen in serie worden uitgevoerd, te weten een eerste zuiveringsstap omvattende FO-1 en RO-1 en een tweede zuiveringsstap omvattende FO-2 en RO-2. Een derde zuiveringsstap omvattende FO-3 en RO-3 is ook mogelijk, eventueel aangevuld met een vierde of zelfs vijfde zuiveringsstap.Although the figure shown shows three membrane filtration units (FO-1, FO-2 and FO-3), the present invention is not limited to such a number. The present invention provides in particular a method for purifying water in which at least two purification steps are carried out in series, namely a first purification step comprising FO-1 and RO-1 and a second purification step comprising FO-2 and RO-2. . A third purification step comprising FO-3 and RO-3 is also possible, possibly supplemented with a fourth or even fifth purification step.

De onderhavige uitvinders hebben gevonden dat het type afvalwater de volgorde van sub-FO en cap-FO kan beïnvloeden. Een juiste combinatie van beide uitvoeringsvormen biedt gunstige resultaten. De onderhavige uitvinders stellen bijvoorbeeld de volgende uitvoeringsvormen voor: 1) De cap-FO kan dienen als eerste stap (FO-1) indien het afvalwater complex is qua deeltjessamenstelling en -concentratie en de diameter van de capillaire membranen groter is dan de plaatafstand van de sub-FO membraanplaten. Het uit drie membraanfiltratie-eenheden bestaande systeem: cap-FO (FO1) - sub-FO (FO2) — sub-The present inventors have found that the type of wastewater can influence the order of sub-FO and cap-FO. A correct combination of both embodiments offers favorable results. For example, the present inventors propose the following embodiments: 1) The cap-FO can serve as a first step (FO-1) if the wastewater is complex in terms of particle composition and concentration and the diameter of the capillary membranes is larger than the plate distance of the sub-FO membrane plates. The system consisting of three membrane filtration units: cap-FO (FO1) - sub-FO (FO2) — sub-

FO (FO3) 2) De cap-FO kan dienen als laatste stap (FO-3) indien het afvalwater erg complex is qua viscositeit en de diameter groter is dan de plaatafstand van de sub-FO membraanplaten. Door een hoge concentratiefactor kan de viscositeit van het afvalwater toenemen, wat vooral relevant is voor de laatste trap in het systeem. Het uit drie membraanfiltratie-eenheden bestaande systeem: sub-FO (FO1) — sub-FO (FO2) — cap-FO (FO3).FO (FO3) 2) The cap-FO can serve as the last step (FO-3) if the wastewater is very complex in terms of viscosity and the diameter is larger than the plate spacing of the sub-FO membrane plates. A high concentration factor can increase the viscosity of the wastewater, which is especially relevant for the last stage in the system. The system consists of three membrane filtration units: sub-FO (FO1) — sub-FO (FO2) — cap-FO (FO3).

In figuur 2 toont een proces dat scheidingsstappen, te weten FO1/2 en FO-sub, omvat, waarbij FO1/2 is op te vatten als een zogenaamd extern FO-systeem (dus buiten het voedingswater) en FO-sub is een intern FO-systeem (dus ondergedompeld in het voedingswater). Voornoemd proces kan aanvullend nog extra scheidingsstappen omvatten, bijvoorbeeld een intern FO-systeem.Figure 2 shows a process that includes separation steps, namely FO1/2 and FO-sub, where FO1/2 can be regarded as a so-called external FO system (i.e. outside the feed water) and FO-sub is an internal FO system (i.e. immersed in the feed water). The aforementioned process may also include additional separation steps, for example an internal FO system.

Claims

CONCLUSIONS

1. Method for purifying water by means of at least one membrane filtration unit, comprising a first purification step consisting of a first membrane filtration unit that is immersed in the water to be purified, wherein the water surrounding the first membrane filtration unit enters the interior of the first membrane filtration unit is sucked in under the influence of osmotic pressure, in which first membrane filtration unit an osmotic agent is located in the interior, wherein the permeate flow from the first membrane filtration unit is supplied to another membrane filtration unit, which is not located in the interior. the water to be purified, and is separated therein into a first product stream, which comprises the purified water, and a concentrate stream, which concentrate stream is returned to the interior of the first membrane filtration unit immersed in the water to be purified, characterized in that the first purification step is followed by a second purification step, wherein the water surrounding the first membrane filtration unit is supplied as a feed stream to the second purification step, comprising a second membrane filtration unit immersed in the feed stream, wherein the feed stream enters the interior of the second membrane filtration unit is sucked in under the influence of osmotic pressure, in which the second membrane filtration unit contains an osmotic medium inside, wherein the permeate flow from the second membrane filtration unit is supplied to another membrane filtration unit, which is not located in the feed stream, and is separated therein into a second product stream, which comprises the purified water, and a concentrate stream, which concentrate stream is returned to the interior of the second membrane filtration unit immersed in the feed stream.

2. Method according to claim 1, characterized in that the second purification step is followed by a third purification step, wherein the water surrounding the second membrane filtration unit is supplied as a feed stream to the third purification step, comprising a third membrane filtration unit used in the aforementioned feed stream is immersed, said feed stream being immersed in the interior of the third membrane filtration

unit is sucked in under the influence of osmotic pressure, in which third membrane filtration unit an osmotic agent is located in the interior, wherein the permeate flow from the third membrane filtration unit is supplied to another membrane filtration unit, which is not located in the aforementioned feed flow, and is separated therein into a third product stream, which comprises the purified water, and a concentrate stream, which concentrate stream is returned to the interior of the third membrane filtration unit immersed in said feed stream.

3. Method according to claim 1, characterized in that the first membrane filtration unit comprises a number of parallel plates positioned at a mutual distance.

4. Method according to one or more of claims 1 and 3, characterized in that the second membrane filtration unit comprises a number of plates positioned parallel at a mutual distance.

5. Method according to claim 2, characterized in that the first and second membrane filtration unit comprise a number of plates positioned parallel to each other, wherein the third membrane filtration unit is of the type selected from the group of hollow fibers, in in particular where the separating layer of the FO membranes is positioned on the outside.

6. Method according to claim 2, characterized in that the first membrane filtration unit is of the hollow fiber type, in particular where the separating layer of the FO membranes is positioned on the outside, wherein the second and third membrane filtration unit comprise a number of plates positioned parallel at a mutual distance.

7. Method according to claim 1, characterized in that the first purification step comprises an aqueous feed, which aqueous feed comes from a pre-membrane filtration unit based on the principle of Forward Osmosis, which pre-membrane filtration unit is located outside the the pre-membrane filtration unit contains feed water to be supplied, wherein the pre-membrane filtration unit is selected from the group of capillary membranes and tubular membranes.

Method according to claim 1, characterized in that the second purification step is followed by a post-membrane filtration unit, wherein the water surrounding the second membrane filtration unit is supplied as a feed stream to the post-membrane filtration unit based on the principle of Forward Osmosis, which post-membrane filtration unit is located outside the aqueous feed stream to be supplied to the post-membrane filtration unit, wherein the post-membrane filtration unit is selected from the group of capillary membranes and tubular membranes.

9. Method according to one or more of claims 3-8, characterized in that the mutual distance between the parallel positioned plates is in a range of 0.1 - 10 mm, preferably 0.3 - 7 mm.

10. Method according to one or more of claims 3-9, characterized in that the length of the parallel positioned plates is in a range of 0.5 - 3 m and the width is in a range of 0.2 - 1.5 m.

Method according to one or more of claims 5-10, characterized in that the length of the group of hollow fibers, capillary membranes and tubular membranes is in the range of 0.5 - 2 m.

12. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the membrane unit in which a separation into concentrate and product flow is achieved is selected from the group of Reverse Osmosis (RO) and nanofiltration (NF) membrane filtration. units.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that turbulence is caused on the surface of at least one of the first, second and third membrane filtration units by supplying a gas flow comprising bubbles.

14. Method according to claim 13, characterized in that said supply takes place using one or more gases selected from the group of nitrogen, carbon dioxide, air and methane.

15. Method according to one or more of claims 13-14, characterized in that the gas flow comprising bubbles is captured after the supply of bubbles and is reused for filtration at the surface of at least one of the first, second and third membranes. unit supplying a gas flow comprising bubbles.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a saline solution is used as osmotic agent, in particular selected from the group of seawater, NaCl, MgSO, AlSO, ZuSO4, MgCl:, KNO: and a concentrate stream from a desalination plant, or a combination of these.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that raw waste water from industrial processes and waste water from households is used as the water to be purified.

18. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first purification step is preceded by a pre-purification step selected from the group of pre-sedimentation, sand filter, microfiltration and ultrafiltration.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the concentrate stream is subjected to electrodialysis to recover components therefrom, in particular K, phosphate and ammonium.

20. Device for purifying water by means of at least one membrane filtration unit, comprising the necessary supply and discharge pipes, as well as usual pumps, valves and valves, wherein a first membrane filtration unit is located in the water to be purified, wherein the permeate flow from the first membrane filtration unit is connected via a pipe to another membrane filtration unit, which is not located in the water to be purified, in which other membrane filtration unit a separation takes place of the supplied permeate flow into a product flow, which is the purified water, and a concentrate stream, which concentrate stream is returned via a pipe to the first membrane filtration unit, characterized in that the water to be purified is connected as a feed stream via a supply pipe to a second membrane filtration unit, which is located in the feed stream, wherein the permeate stream from the second membrane filtration unit is connected via a pipe to another membrane filtration unit, which is not located in the feed stream, in which other membrane filtration unit a separation of the supplied permeate stream into a product stream takes place , which comprises the purified water, and a concentrate stream, which concentrate stream is returned via a pipe to the second membrane filtration unit.

21. Device according to claim 20, characterized in that the water surrounding the second membrane filtration unit is connected as a feed stream via a supply line to a third membrane filtration unit located in the feed stream, wherein the permeate flow from the third membrane filtration unit is connected via a pipe to another membrane filtration unit, which is not located in the feed stream, in which other membrane filtration unit a separation takes place of the supplied permeate stream into a product stream, which comprises the purified water, and a concentrate stream, which concentrate flow is returned via a pipe to the third membrane filtration unit.

22. Device according to claim 20, characterized in that the first membrane filtration unit comprises a number of parallel plates positioned at a mutual distance.

23. Device according to one or more of claims 20 and 22, characterized in that the second membrane filtration unit comprises a number of plates positioned parallel at a mutual distance.

24. Device according to claim 21, characterized in that the first and second membrane filtration unit comprise a number of plates positioned parallel to each other, wherein the third membrane filtration unit is of the hollow fiber type.

25. Device according to claim 21, characterized in that the first membrane filtration unit is of the hollow fiber type, wherein the second and third membrane filtration unit comprise a number of plates positioned parallel to each other.

26. Device according to claim 20, characterized in that the first membrane filtration unit comprises an aqueous supply, which aqueous supply originates from a pre-membrane filtration unit based on the principle of Forward Osmosis, which pre-membrane filtration unit is located outside the feed water to be supplied to the pre-membrane filtration unit is located, wherein the pre-membrane filtration unit is selected from the group of capillary membranes and tubular membranes.

27. Device according to claim 20, characterized in that the water surrounding the second membrane filtration unit is connected via a supply line to a post-membrane filtration unit, wherein the water surrounding the second membrane filtration unit is supplied via the supply line as a feed stream to the post-membrane filtration unit based on the principle of Forward Osmosis, which post-membrane filtration unit is located outside the post-membrane filtration

unit is located in the aqueous feed stream to be supplied, wherein the post-membrane filtration unit is selected from the group of capillary membranes and tubular membranes.