專利名稱：帶有單容器的連續(xù)閉合回路脫鹽裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及在閉合回路中通過反滲透(SWRO或者BWRO)對海水(SW)或者含鹽的水(BW)進(jìn)行脫鹽的方法和裝置。
逆著半透膜對鹽水溶液施加高于其滲透壓的壓力時(shí)，會發(fā)生由于反滲透(RO)的脫鹽。“塞流脫鹽”(下面稱作“PLD”)方法包括將加壓的進(jìn)料流穿過帶有半透膜元件的壓力導(dǎo)管(模塊)，其中其連續(xù)地分為去鹽滲透液的非加壓流和鹽水流出物的加壓流。PFD的SWRO或者BWRO回收涉及進(jìn)料濃度、施加的壓力、每個(gè)模塊的元件數(shù)目、模塊的階段以及元件的規(guī)格。PFD的加壓進(jìn)料流一直大于滲透液流，50％的回收率表示加壓的進(jìn)料流是滲透液的兩倍。PFD還包括部分循環(huán)以增強(qiáng)回收，該方法的特征是其三種組分的連續(xù)流加壓的進(jìn)料、加壓的鹽水流出液和滲透液。
與PFD形成對比的是，閉合回路脫鹽(下面稱為“CCD”)是在流體靜壓下以溶液循環(huán)進(jìn)行的批過程，其中加壓的進(jìn)料供給和滲透液傳輸有相同的速率。CCD的內(nèi)部流動是由循環(huán)設(shè)備造成的，以便將濃度極化效應(yīng)最小化。CCD技術(shù)首先在八十年代后期由Szuz等在美國專利No.4,983,301和由Bartt在美國專利No.4,814,086中報(bào)道，這種連續(xù)批處理的制造是通過在閉合回路中交替結(jié)合的“...兩個(gè)相對大容量的容器...”提出的，因此，允許用新鮮進(jìn)料再裝載閉合回路而不需要停止脫鹽。七十年代末的早期專利，例如DE 26 22461A(1977)和JP 54 128985A(1979)，描述了帶有部分循環(huán)的PFD，其與CCD基本上不同，盡管有某些特征的相似(例如，帶有膜模塊的回路、用于進(jìn)料和循環(huán)的導(dǎo)管、循環(huán)設(shè)備、加壓設(shè)備、流出物釋放設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備等)。CCD和PLD之間的區(qū)別是清楚和明白的，因?yàn)橹挥星罢吖に嚢ㄔ诖髿鈮合掠眯迈r進(jìn)料替換鹽水流出物，因此避免了需要從加壓的鹽水流出物中進(jìn)行能量回收，而這在后者工藝中是必要的。
與PLD相比，CCD需要小很多的設(shè)備以對新鮮進(jìn)料加壓，并且運(yùn)行需要更低的比能，而不需要回收能量。根據(jù)所述專利的CCD技術(shù)是批處理，其用于通過連貫順序步驟進(jìn)行連續(xù)操作，其包括兩個(gè)相對大容量的容器，而且也沒有認(rèn)為這種方法對脫鹽裝置的設(shè)計(jì)有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢。
本發(fā)明描述了用于閉合回路脫鹽(CCD)的裝置和方法，可以通過相對小的單容器進(jìn)行連續(xù)操作，因此，這種技術(shù)的制作對于包括海水和/或含鹽水脫鹽的多種應(yīng)用有經(jīng)濟(jì)上的可行性。

發(fā)明內(nèi)容
在使用閉合回路的反滲透的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出了用于海水或者含鹽水脫鹽的方法和裝置，其中通過平行的脫鹽模塊利用循環(huán)驅(qū)動設(shè)備對進(jìn)料進(jìn)行循環(huán)，并且反壓是由加壓設(shè)備而形成，其也替代由新鮮進(jìn)料供給釋放滲透液。在脫鹽程序中壓入閉合回路的進(jìn)料體積是通過流量計(jì)進(jìn)行監(jiān)測的，在任何給定情況下，該體積與釋放滲透液的體積相同。循環(huán)驅(qū)動設(shè)備被制成在最大元件回收率和濃縮與滲透的流動比例下的元件規(guī)格，在低輸入-輸出壓力差下運(yùn)轉(zhuǎn)，并且加壓設(shè)備被制成傳遞作為回收率函數(shù)的可變壓，回收率由通過脫鹽程序過程中滲透液流和/或加壓進(jìn)料流和/或變化濃度所監(jiān)測。在整個(gè)脫鹽程序中，模塊輸入處脫鹽的反壓維持在超過滲透壓的固定水平。
可變壓閉合回路脫鹽裝置可以制成通過加入單容器進(jìn)行連續(xù)操作，該單容器間歇開動以用新鮮進(jìn)料再裝載閉合回路，同時(shí)從體系中去除所消耗的鹽水流出液。在含有新鮮進(jìn)料的加壓容器與閉合回路結(jié)合時(shí)，脫鹽過程是連續(xù)的，并且模塊可以在指定的滲透液輸出下不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明方法和裝置，通過反滲透而進(jìn)行可變壓閉合回路脫鹽，可以由能夠購買的元件制成的簡單設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充，并且其可以達(dá)到在包括功率元件和能量的元件方面有顯著節(jié)省的情況下進(jìn)行低成本脫鹽。
本發(fā)明的裝置可以在穩(wěn)定壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣加壓設(shè)備的成本顯著地減低，而能量的消耗仍保持比現(xiàn)有技術(shù)方法低。


圖IA是裝置示意圖，該裝置具有六個(gè)模塊和一個(gè)單容器，每個(gè)模塊具有三個(gè)元件，用于海水或者含鹽水連續(xù)閉合回路脫鹽，其描述了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，在閉合回路脫鹽過程中容器被再裝載新鮮海水進(jìn)料時(shí)閥的位置。
圖IB是裝置示意圖，該裝置具有六個(gè)模塊和一個(gè)單容器，每個(gè)模塊具有三個(gè)元件，用于海水或者含鹽水連續(xù)閉合回路脫鹽，其描述了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，在閉合回路脫鹽以及再裝載新鮮海水進(jìn)料的容器加壓過程中閥的位置。
圖IC是裝置示意圖，該裝置具有六個(gè)模塊和一個(gè)單容器，每個(gè)模塊具有三個(gè)元件，用于海水或者含鹽水連續(xù)閉合回路脫鹽，其描述了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，在用新鮮進(jìn)料再裝載閉合回路以及同時(shí)通過容器去除鹽水流出物過程中閥的位置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了解決現(xiàn)有技術(shù)反滲透脫鹽工藝中所存在的大量能量消耗和高成本問題的方法，其通過提供用于通過反滲透對海水或者含鹽水進(jìn)行連貫順序脫鹽的包括閉合回路的方法和裝置，其中進(jìn)料由循環(huán)泵通過平行脫鹽元件進(jìn)行循環(huán)，間歇地使用單容器以使用新鮮進(jìn)料對閉合回路進(jìn)行再裝載，并去除鹽水流出物，并且通過加壓泵制造反壓，其也替換了由新鮮進(jìn)料供給所釋放的滲透液。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在脫鹽程序中加壓進(jìn)入閉合回路的進(jìn)料體積是由流量計(jì)監(jiān)測的，任何給定情況下該體積與釋放滲透液的體積相同。釋放滲透液的體積與滲透壓的增加直接成比例，對該體積的監(jiān)測使該設(shè)備控制在模塊入口處脫鹽的反壓的方法，這樣在整個(gè)脫鹽過程中其保持在超過滲透壓以上的固定水平。
根據(jù)本發(fā)明的新鮮裝置和方法，每一模塊可以包括一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或者更多膜元件，該數(shù)字代表每個(gè)單循環(huán)通道的模塊循環(huán)，然而整個(gè)順序工藝的最終循環(huán)僅僅依賴于在固定凈驅(qū)動壓的變壓條件下在閉合回路中進(jìn)行的循環(huán)通道的總數(shù)目。形成鮮明對比的是，如果沒有超過在測試條件下由膜元件制造商確定的最大元件回收率(例如10％)，由現(xiàn)有技術(shù)的CFD方法進(jìn)行單通道海水脫鹽需要7或者8個(gè)元件的模塊，全部的回收率保持很低(40％～42％)。簡單地說，新鮮發(fā)明允許達(dá)到任何期望的脫鹽回收而沒有超過在測試條件下指定最大元件回收率，然而，在這樣條件下現(xiàn)有技術(shù)CFD方法的回收限制在40％～42％的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的方法可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)元件的高平均回收率，而沒有超過在測試條件下最大元件回收率的規(guī)格，這在現(xiàn)有技術(shù)CFD方法中是不可能的。
在測試條件下特定最大元件回收率為10％的具有1、2、3、4、5、6、7和8個(gè)元件的模塊的回收率分別為10.0(10)％、18.1(9.05)％、24.5(8.1)％、29.7(7.4)％、33.9(6.8)％、37.3(6.2)％、40.0(5.7)％、42.1(5.3)％，括號中提供了每個(gè)元件的平均回收率的值。與現(xiàn)有技術(shù)CFD方法相比本發(fā)明方法高得多的平均元件回收率說明新方法在膜元件方面的顯著節(jié)省。
在制造商的特定測試條件下每個(gè)元件的平均流動直接涉及每個(gè)元件的平均回收率，因此，更高的元件回收率也代表了更快的滲透液流動。在半滲透膜中鹽的通過與平均元件流動是反關(guān)系的，因此期望本發(fā)明的方法為提供與現(xiàn)有技術(shù)的CFD方法相比更低鹽含量和更高質(zhì)量的滲透液。在上述的前提下，期望本發(fā)明方法中鹽的通過為按照每個(gè)模塊元件減少數(shù)目的函數(shù)而降低。因此，通過本發(fā)明方法，使用更少元件的模塊得到了更高質(zhì)量的滲透液。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是逐步地提高脫鹽的反壓，這樣其保持在超過模塊入口處濃縮液滲透壓的固定數(shù)值，整個(gè)過程的平均反壓顯著低于現(xiàn)有技術(shù)CFD方法所需要的穩(wěn)定反壓，這也說明由于本發(fā)明方法在功率和能量方面顯著的節(jié)省。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，由于循環(huán)設(shè)備而產(chǎn)生在閉合回路中的流動可以被控制和調(diào)節(jié)，以最小化由于在膜表面濃縮液薄層的改變所引起濃度極化影響。
本發(fā)明方法完全滿足對于昂貴的能量回收設(shè)備的全部需要，其是現(xiàn)有技術(shù)CFD裝置最麻煩的組件。
本發(fā)明的新鮮裝置和方法消除了對于巨大功率應(yīng)用的需要，以及現(xiàn)有CFD方法對多余能量回收實(shí)踐特征的需要。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，由于功率設(shè)備、膜元件和能量的顯著節(jié)省，以及完全消除從鹽水流出液回收能量的需要，脫鹽單元的覆蓋區(qū)與現(xiàn)有CFD方法相比得到了急劇地降低。
圖IA是本發(fā)明裝置一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式裝置的示意圖。如圖IA所示，本發(fā)明的脫鹽裝置包括加壓的海水回路，其平行地向多重脫鹽模塊M1-M6進(jìn)料，其中所述回路和模塊組成了閉合回路(以下稱為“CC”)，其中發(fā)生了脫鹽?？梢岳斫獾氖悄K的數(shù)目并不限制于圖IA所示的六個(gè)模塊，并且其可以根據(jù)不同的設(shè)計(jì)需要而更小或者更大。本發(fā)明裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其可以與現(xiàn)有技術(shù)中已知的商業(yè)模塊一起運(yùn)行。還可以設(shè)想不同類型的模塊可以設(shè)計(jì)為在本發(fā)明裝置中應(yīng)用，或者本發(fā)明裝置可以設(shè)置在本發(fā)明時(shí)還未知的商業(yè)模塊。在本發(fā)明裝置中所采用的模塊通常包括在其中的一個(gè)或者更多的元件。通過CC利用循環(huán)泵CP將來自模塊出口的濃縮液循環(huán)回到模塊入口，循環(huán)泵在低輸入-輸出壓力差下進(jìn)行操作。在包括模塊M1-M6的CC中所期望的流體靜壓由加壓泵PP產(chǎn)生，其將海水通過線路L進(jìn)入裝置，使用由箭頭E1所表示的新鮮海水供給，替換了由箭頭A表示的釋放滲透液體積。海水供給的體積通過流量計(jì)FM連續(xù)監(jiān)測。加壓泵PP在穩(wěn)定壓力下或者在作為流量計(jì)FM監(jiān)測體積所顯示的脫鹽回收率函數(shù)的逐步提高壓力下驅(qū)動。該裝置還包括線路L1，用于在CC中從循環(huán)泵CP通過二級線路L1.1、L1.2、L1.3、L1.4、L1.5和L1.6傳導(dǎo)供給到模塊M1-M6的入口。該裝置還包括線路L2，用于從模塊出口通過循環(huán)泵CP驅(qū)動的二級收集線路L2.1、L2.2、L2.3、L2.4、L2.5和L2.6對部分脫鹽海水進(jìn)行回收。整個(gè)CC包括線路L1、L2以及帶有入口和出口二級線路的模塊M1-M6。可以理解的是，在圖IA中所示的脫鹽回路和線路是示意的和簡化的，其不能被認(rèn)為是對發(fā)明的限制。在實(shí)踐中，根據(jù)特殊的需要，該脫鹽設(shè)備可以包含許多附加線路、分支、閥和其它裝置或者設(shè)備作為必需，而仍然在本發(fā)明和權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
再次參考圖IA，脫鹽裝置還包括線路AA，用于從模塊出口處A1、A2、A3、A4、A5和A6收集釋放的滲透液(去鹽溶液)。
再次參考圖IA，脫鹽裝置還包括用于進(jìn)料再裝載(以下稱作“FR”)體系，因此在具有期望回收率的每個(gè)脫鹽程序的末端，CC中的新鮮進(jìn)料替代鹽水。FR體系包括線路E2、B1、B2和C、雙向閥V1-V5、容器CN和再裝載泵RP。圖IA描述了在CC體系內(nèi)進(jìn)程中的脫鹽，同時(shí)在FR體系內(nèi)進(jìn)程中發(fā)生再裝載。圖IA中，CC與FR體系是不連接的，因?yàn)殚yV1打開，閥V2和V3關(guān)閉。FR體系的再裝載操作中，新鮮進(jìn)料通過閥V4(打開)和線路B2進(jìn)入到達(dá)容器CN頂部，同時(shí)鹽水從容器CN底部通過線路B1、閥V5(打開)和線路C利用再裝載泵RP去除到外部(箭頭C)，其中RP是在近似薄片流條件低壓(～1.0bar)情況下被驅(qū)動。
圖IB描述在完成容器再裝載操作完成后以及FR體系加壓并準(zhǔn)備為CC體系提供新鮮進(jìn)料供給后閥的位置。在這個(gè)階段FR體系除了閥V2外其他閥是關(guān)閉的，用于產(chǎn)生加壓。
圖IC描述當(dāng)FR體系為CC體系提供新鮮進(jìn)料供給并去除鹽水流出物時(shí)閥的位置。如果CC和FR體系具有相同的內(nèi)部體積，一個(gè)用新鮮進(jìn)料充滿的FR容器足以完成整個(gè)CC體系的再裝載。在進(jìn)料再裝載操作過程中，脫鹽過程是連續(xù)的而沒有停止。
淡灰色箭頭表示本發(fā)明裝置中流動的方向。虛線表示未加壓線路，點(diǎn)線表示部分加壓部分的線路，連續(xù)線表示連續(xù)加壓的CC體系中的線路。可以理解的是，圖I(A-C)中的線路、閥和泵只是一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，可以提出許多其它的設(shè)置以進(jìn)行本發(fā)明的各種實(shí)施方式。
可以理解的是本發(fā)明的裝置和方法可以作為非模塊或者標(biāo)準(zhǔn)組件體系而應(yīng)用，在前一種情況中，加壓設(shè)備包括可變壓力泵用以在大氣壓下提供進(jìn)料，在后一種情況中，加壓設(shè)備包括可變壓調(diào)節(jié)泵用以在壓力下提供進(jìn)料。非標(biāo)準(zhǔn)組件本發(fā)明裝置主要是用于自動脫鹽單元，然而模塊本發(fā)明裝置用于作為大型脫鹽設(shè)施的集成塊，其中加壓進(jìn)料供給到主要線路的中心單元和系統(tǒng)中用于每一單元所需壓力調(diào)節(jié)的每個(gè)單元的可變壓調(diào)節(jié)泵。
本發(fā)明的裝置可以通過使用大量模塊來實(shí)現(xiàn)，這樣模塊安置成多重平行線路，每個(gè)線路被平行供給來自裝置主線路的用于脫鹽的溶液，每個(gè)線路中的每個(gè)模塊也被平行供給。在這樣的裝置中，可以使用單獨(dú)的循環(huán)設(shè)備分別用于每個(gè)所述線路或者可以使用單循環(huán)設(shè)備用于所有的所述線路。
根據(jù)特殊需要，加壓設(shè)備或者循環(huán)設(shè)備或者兩者可以通過兩個(gè)或者更多平行安裝的泵或者任何其它設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明裝置，容器不需要是大容量的容器，其可以作為管道或者輸送區(qū)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的脫鹽方法包括下列步驟，下面參考圖I(A-C)的裝置進(jìn)行描述(I)將整個(gè)裝置裝滿新鮮海水或者含鹽水；(II)在適當(dāng)可變壓條件下，將加壓泵設(shè)置為傳輸穩(wěn)定加壓的進(jìn)料流；(III)在低輸入-輸出壓力差的情況下驅(qū)動循環(huán)泵CP，這樣濃縮液與滲透液的流動比率與模塊的規(guī)格一致；(IV)在CC體系中進(jìn)行順序RO脫鹽，通過在脫鹽程序的過程中循環(huán)過程濃縮液以及其與供給到CC的新鮮加壓進(jìn)料的混合液；(V)伴隨著CC體系中所期望連續(xù)回收的完成，流循環(huán)通過FR體系間隙地轉(zhuǎn)向，直到用新鮮進(jìn)料供給再裝載CC體系并且去除鹽水流出物；(VI)伴隨新鮮進(jìn)料再裝載CC體系的完成，將CC和FR體系斷開連接，前者開始新鮮的脫鹽程序，后者進(jìn)行新鮮進(jìn)料再裝載，與釋放鹽水相結(jié)合，接著進(jìn)行加壓，這樣準(zhǔn)備下一步CC再裝載操作。
可以理解的是，為了保持來自本發(fā)明裝置模塊的穩(wěn)定滲透液流，CC體系中的可變壓需要引起穩(wěn)定或者近似穩(wěn)定的凈驅(qū)動壓(以下稱作“NDP”)。進(jìn)一步能夠理解的是，本發(fā)明方法中所述的NDP是在連續(xù)脫鹽過程中施加的壓力與循環(huán)溶液滲透壓之間在模塊入口處的壓力差，施加的壓力也被稱作反壓。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，正如上面關(guān)于本發(fā)明裝置的解釋，本發(fā)明的脫鹽方法可以在不同設(shè)計(jì)的脫鹽裝置中進(jìn)行操作，只要這樣的裝置包括帶有容器的導(dǎo)線閉合回路、一個(gè)或者更多每個(gè)都平行供給的膜元件的一個(gè)或者更多脫鹽模塊、加壓設(shè)備、循環(huán)設(shè)備、流動監(jiān)測設(shè)備和傳導(dǎo)監(jiān)測設(shè)備。
進(jìn)一步，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，任何具有優(yōu)選生產(chǎn)能力的所述模塊設(shè)計(jì)的單個(gè)本發(fā)明裝置都可以連接在一起，并制成具有擴(kuò)展生產(chǎn)能力的脫鹽設(shè)施，其中加壓進(jìn)料在中心產(chǎn)生，并通過來自新鮮進(jìn)料的一個(gè)單高壓傳輸線的擴(kuò)展供給到設(shè)施的每個(gè)單元。
實(shí)施例1表1是新鮮技術(shù)應(yīng)用的例子，其通過在逐步提高穩(wěn)定凈驅(qū)動壓力的條件下的海水脫鹽，使用圖I(A-C)示意設(shè)計(jì)的裝置，其具有六個(gè)三元件模塊，和一個(gè)394升的單容器，單容器與閉合回路具有相同的內(nèi)部體積。該實(shí)施例中的元件是商業(yè)類型或者相似的，表1中列出了在測試條件下其推測的規(guī)格。在實(shí)施例所描述的整個(gè)順序或者連貫順序脫鹽操作中，并沒有超過模塊中主要元件的指定最大元件回收率10％。表1中所引用24.5％特定模塊回收率是三元件模塊在測試條件下的回收率，其中最大元件回收率為10％。實(shí)施例中所評論的滲透液流假定為穩(wěn)定的，因?yàn)槊擕}方法是在穩(wěn)定的或者近似穩(wěn)定的～30.4bar凈驅(qū)動壓力(NDP)下進(jìn)行的，其是元件在測試條件下指定的NDP。在實(shí)施例中所采用穩(wěn)定NDP的條件下，每個(gè)模塊的加壓進(jìn)料流(37.4升/分鐘)和每個(gè)模塊的循環(huán)濃縮流(115.3升/分鐘)保持穩(wěn)定，其中前者與每模塊的滲透液流(37.4升/分鐘)相同。用于示例的六模塊裝置的穩(wěn)定流參數(shù)是在表1中引用的每一單獨(dú)模塊的六倍。
在本實(shí)施例中，泵的假定效率因子(f)是fPP＝0.88、fCP＝0.85以及fRP＝0.80；其中fP、fCP以及fRP分別是加壓泵(PP)、循環(huán)泵(CP)和進(jìn)料再裝載泵(RP)的效率因子。在本實(shí)施例中，PP的假定可變壓力傳輸是在54.9-70.8bar(平均壓力，62.8bar)范圍內(nèi)，RP在0.5bar運(yùn)轉(zhuǎn)，CP在輸入-輸出壓力差(Δp)為1.0Bar(～15psi)運(yùn)轉(zhuǎn)。
在表I中所描述的實(shí)施例如體系所預(yù)期的含有每個(gè)模塊的穩(wěn)定流數(shù)據(jù)，其在穩(wěn)定凈驅(qū)動壓(NDP)所引用可變施加壓力(AP)下運(yùn)轉(zhuǎn)。穩(wěn)定流是來自滲透流等式(1)和施加壓力必要條件由(2)表示；其中Qp代表每個(gè)元件的滲透流，A代表滲透系數(shù)，S代表膜表面積，TCF代表溫度校正因子，F(xiàn)F代表污垢因子，NDP代表凈驅(qū)動壓，AP代表所施加壓力，以及OP代表滲透壓。在順序脫鹽過程中所考慮的回收率由(3)表示，獲得所期望回收率的順序時(shí)間周期由(4)表示；其中Rec代表回收百分率，V代表閉合回路的內(nèi)部體積，v代表加到體系中加壓進(jìn)料的體積或者接收的滲透液的體積，T代表達(dá)到指定回收率的順序周期，Q代表每個(gè)模塊的滲透流，以及n代表每個(gè)裝置的模塊數(shù)。實(shí)施例中所描述的功率數(shù)據(jù)由流動-壓力表達(dá)式(5)中得到；其中P代表kW為單位的功率，Q代表升/分鐘為單位的流動，p代表bar為單位的壓力或者壓力差，f代表功率組件的效率系數(shù)。
表1中的平均比能數(shù)據(jù)來自能量數(shù)據(jù)、用于得到期望回收率的順序周期中所需時(shí)間(t)，以及解釋所釋放滲透液的體積。
(1)Qp＝A*S(TCF)*(FF)*(NDP)(2)AP＝(OP)+(NDP)(3)Rec(％)＝100*v/(V+v)(4)T＝{1/(n*Q)}*{(Rec*V)/(100-Rec)}(5)P(kW)＝(Q*p)/(592*f)在表I中所公開在順序過程的時(shí)間軸(t，分鐘)的其它指定信息包括在過程中模塊回收率(REC.24.5％)、回收率構(gòu)成(DESL.REC.)；濃縮液與滲透液流的比例(CONCEN.PERM.流比例)；循環(huán)的閉合回路的數(shù)目(RCC數(shù)目)；模塊入口濃度[CONC(％).t-0.25，入口]；閉合回路的平均濃度[CONC(％)，t]、每個(gè)模塊的功率要求；模塊入口處的滲透壓(OP)、施加壓力(AP)和凈驅(qū)動壓(NDP)；以及平均比能(平均S.E.kWhm3)。
順序脫鹽步驟結(jié)合于用于連續(xù)脫鹽的連貫順序的連續(xù)工藝是通過控制的體系完成的，其根據(jù)濃度和/或壓力和/或滲透流和/或加壓進(jìn)料流的在線監(jiān)測信息驅(qū)動閥門和其它組件。在閉合回路中溶液傳到的后續(xù)是多種方法之一，其用于有效地管理和控制這樣的脫鹽工藝。
根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，本實(shí)施例的裝置以順序周期(T)運(yùn)轉(zhuǎn)，在50％回收率下107秒(1.75分鐘)，其中消耗34秒用于通過395升與閉合回路本身體積相同的容器再裝載新鮮進(jìn)料。因此，在再裝載容器的連續(xù)驅(qū)動之間的時(shí)間差73秒(107-34)是可以用于再裝載和加壓的最大周期。
總之，本發(fā)明方法和裝置的優(yōu)選實(shí)施方式的例子是(實(shí)施例1)以100％可用性和50％回收率為基礎(chǔ)去鹽海水323m3/天容量單位，其在可變反壓條件(54.9～70.8bar)下需要平均比能為2.18kWh/m3，或者在穩(wěn)定施加壓力(70.8bar)下為2.38kWwh/m3。
表II實(shí)施例1中非標(biāo)準(zhǔn)組件脫鹽單元與由10個(gè)這樣標(biāo)準(zhǔn)組件單元組成的設(shè)施的性能比較。

M1E3實(shí)施例1和此處所使用的三元件模塊。
6[M1E3]實(shí)施例1中六模塊非標(biāo)準(zhǔn)組件脫鹽單元。
10{6[M1E3]}10個(gè)實(shí)施例1類型的標(biāo)準(zhǔn)組件單元的連接。
實(shí)施例2十個(gè)與實(shí)施例1中標(biāo)準(zhǔn)組件設(shè)計(jì)類似的脫鹽單元連接成主要的加壓進(jìn)料供給線，每個(gè)單元裝配有可變壓調(diào)壓器而不是可變壓力泵，舉例說明了新鮮發(fā)明方法的標(biāo)準(zhǔn)組件裝置的應(yīng)用。表2中舉例說明了某些性能，關(guān)于三元件脫鹽模塊，具有與實(shí)施例1相似設(shè)計(jì)含有18元件的6個(gè)模塊的標(biāo)準(zhǔn)組件單元，和含有十個(gè)這樣標(biāo)準(zhǔn)組件單元的脫鹽設(shè)施。
權(quán)利要求
1.一種用于對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行連續(xù)連貫順序脫鹽的裝置，其包括至少一個(gè)閉合回路，其含有一個(gè)或者更多脫鹽模塊，模塊各自具有通過導(dǎo)管線路平行連接的入口和出口，每個(gè)所述脫鹽模塊含有一個(gè)或者更多膜元件；至少一個(gè)加壓設(shè)備，用于形成足夠的反壓以在所述閉合回路中進(jìn)行反滲透脫鹽和用新鮮進(jìn)料替換釋放的滲透液；至少一個(gè)循環(huán)設(shè)備，用于通過所述閉合回路的所述一個(gè)或者更多脫鹽模塊進(jìn)行所述去鹽溶液的循環(huán)；至少一個(gè)導(dǎo)管線路設(shè)備，用于從所述閉合回路的所述一個(gè)或者更多脫鹽模塊中進(jìn)行滲透液的收集；單容器設(shè)備，能夠在連續(xù)脫鹽時(shí)，在所述閉合回路中通過新鮮進(jìn)料進(jìn)行鹽溶液的替換；至少一個(gè)線路，用于將所述去鹽溶液從所述閉合回路中導(dǎo)入所述單容器中；至少一個(gè)線路，用于將需要脫鹽的新鮮進(jìn)料溶液從所述單容器中導(dǎo)入所述閉合回路中；至少一個(gè)線路，用于使用需要脫鹽的新鮮進(jìn)料溶液再裝載所述單容器；至少一個(gè)線路，用于從所述單容器中去除鹽水流出物；至少一個(gè)閥門設(shè)備，能夠進(jìn)行所述單容器與所述閉合回路的結(jié)合與分離，使用來自所述單容器的新鮮進(jìn)料進(jìn)行鹽水替換，和所述單容器的加壓和減壓；以及控制設(shè)備，能夠在可變壓力或者穩(wěn)定壓力條件下按照連貫順序步驟進(jìn)行具有期望回收率的連續(xù)閉合回路脫鹽。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中在所述閉合回路脫鹽順序中控制地施加可變壓力，以便在所述閉合回路脫鹽過程中每個(gè)步驟的施加壓力和滲透壓之間的差別保持穩(wěn)定或者實(shí)質(zhì)上穩(wěn)定。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中在所述閉合回路脫鹽順序中施加穩(wěn)定壓力，使得在所述脫鹽過程中施加的壓力和最大滲透壓之間的差別維持在最低預(yù)定水平之上。
4.一種根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中所述用于監(jiān)測脫鹽進(jìn)程的設(shè)備是一種用于檢測進(jìn)入所述閉合回路的新鮮鹽水進(jìn)料流和/或來自所述閉合回路的去鹽溶液流的設(shè)備。
5.一種根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中所述用于監(jiān)測脫鹽進(jìn)程的設(shè)備是濃度監(jiān)測設(shè)備。
6.一種根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中所述模塊包括位于在其內(nèi)的一個(gè)或者更多半滲透膜元件。
7.一種根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中所述模塊以平行排列的方式成組，每個(gè)平行排列含有若干模塊。
8.一種根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中所述單容器設(shè)備是圓柱導(dǎo)管區(qū)域。
9.一種根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中所述加壓設(shè)備包括一個(gè)或者更多平行或者成行啟動的加壓泵。
10.一種根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中所述循環(huán)設(shè)備是一個(gè)或者更多平行或者成行啟動的循環(huán)泵。
11.一種根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中所述溶液是海水。
12.一種根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中所述溶液是含鹽的水。
13.一種根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中所述溶液是處理的家用廢水。
14.一種根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行閉合回路脫鹽的裝置，其中所述溶液是工業(yè)廢水。
15.一種在閉合回路通過反滲透對鹽水溶液進(jìn)行連貫順序閉合回路脫鹽的方法，該閉合回路具有一個(gè)或者多個(gè)與所述回路平行連接的脫鹽模塊，能夠在連續(xù)脫鹽時(shí)在所述閉合回路中用新鮮進(jìn)料替換鹽水的單容器設(shè)備；用于在所述模塊和所屬單容器設(shè)備之間進(jìn)行連接的線路設(shè)備，加壓設(shè)備，循環(huán)設(shè)備，用于監(jiān)測脫鹽進(jìn)程的設(shè)備，和一些閥設(shè)備；所述方法由連貫的脫鹽順序組成并按照下面的步驟無間斷地進(jìn)行鹽水連續(xù)脫鹽a.在大氣壓下使用新鮮鹽水溶液充入所述閉合回路和單容器，密封所述閉合回路和單容器并對所述閉合回路和單容器中的新鮮鹽水溶液加壓；b.使用循環(huán)設(shè)備以預(yù)定的流速通過所述閉合回路脫鹽模塊循環(huán)加壓的鹽水溶液，使得滲透液從所述模塊中有效地釋放；c.根據(jù)監(jiān)測設(shè)備顯示的脫鹽回收的進(jìn)程，控制脫鹽順序的持續(xù)時(shí)間和所述脫鹽順序中施加的壓力；d.從所述模塊中收集去鹽溶液；e.將用新鮮進(jìn)料裝載并加壓的所述單容器與在期望回收水平上的所述閉合回路結(jié)合，使得能夠在每個(gè)所述脫鹽順序的末端用新鮮進(jìn)料再裝載所述閉合回路，并且無需停止所述的脫鹽過程；f.在用需要脫鹽的新鮮鹽水進(jìn)料再裝載所述閉合回路后，將所述單容器與所述閉合回路分離，以及g.對所述用鹽水流出物裝載的分離的單容器進(jìn)行減壓，用新鮮鹽水溶液在實(shí)質(zhì)大氣壓下替換所述單容器內(nèi)的鹽水流出物，在完成用新鮮進(jìn)料實(shí)質(zhì)上再裝載后封住所述單容器，并對準(zhǔn)備好與所述閉合回路進(jìn)行下一步結(jié)合的所述單容器進(jìn)行加壓。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求15所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行順序閉合回路脫鹽的方法，其中在脫鹽順序中由所述加壓設(shè)備的施加輸出壓力是逐步增加的，其作為由所述監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測的脫鹽回收率增加的函數(shù)，使得在整個(gè)脫鹽順序中施加壓力與滲透壓的比例保持在預(yù)定最小值之上。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求15所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行順序閉合回路脫鹽的方法，其中在整個(gè)脫鹽順序中施加穩(wěn)定反壓，使得所述穩(wěn)定反壓維持在在每個(gè)脫鹽順序末端釋放流出物溶液滲透壓的預(yù)定最小比值以上。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求15～17任何一項(xiàng)所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行順序閉合回路脫鹽的方法，其中所述監(jiān)測設(shè)備是流量計(jì)設(shè)備，其監(jiān)測去鹽水的體積或者壓入閉合回路體系的新鮮進(jìn)料鹽水溶液的體積。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求15～17任何一項(xiàng)所述的對鹽水溶液通過反滲透進(jìn)行順序閉合回路脫鹽的方法，其中所述監(jiān)測設(shè)備是濃度監(jiān)測設(shè)備。
20.一種閉合回路中通過反滲透對鹽水溶液進(jìn)行連貫順序閉合回路脫鹽的方法，該閉合回路具有與其平行連接的一個(gè)或者更多脫鹽模塊，該方法包括下列步驟將用新鮮進(jìn)料裝載并加壓的所述單容器與在期望回收水平上的所述閉合回路結(jié)合，以便能夠在每個(gè)所述脫鹽順序的末端用新鮮進(jìn)料再裝載所述閉合回路，并且無需停止所述的脫鹽過程；在用需要脫鹽的新鮮鹽水進(jìn)料再裝載所述閉合回路后，將所述單容器與所述閉合回路分離，以及對用鹽水流出物裝載的所述分離的單容器進(jìn)行減壓，用新鮮鹽水溶液在實(shí)質(zhì)大氣壓下替換所述單容器內(nèi)的鹽水流出物，在完成實(shí)質(zhì)上用新鮮進(jìn)料再裝載后封住所述單容器，并對準(zhǔn)備好與所述閉合回路進(jìn)行下一步結(jié)合的所述單容器進(jìn)行加壓。
全文摘要
一種用于通過反滲透對鹽水溶液進(jìn)行連續(xù)順序閉合回路脫鹽的裝置，其具有至少一個(gè)回路和單容器(CN)，其中回路包括至少一個(gè)平行連接的RO模塊(M1)。
文檔編號C02F1/44GK1835892SQ200480023190
公開日2006年9月20日 申請日期2004年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月17日
發(fā)明者艾維·艾弗雷提 申請人:艾維·艾弗雷提