并且陰離子不能通過陽(yáng)離子交換膜遷移,即使電場(chǎng)對(duì)離子施加朝向相應(yīng)的電極的力(例 如,陰離子被吸引至帶正電荷的陽(yáng)極)。因此,陰離子和陽(yáng)離子保留其中并且在相應(yīng)的濃縮 物通道中濃縮。結(jié)果是,第二流14通過濃縮物通道,W將從稀釋物通道遷移出的濃縮的陰 離子和陽(yáng)離子攜帶邸R單元。
[0116] 在操作期間,第一流13和第二流14可沿著相應(yīng)的第一輸入管道和第二輸入管道 進(jìn)入邸R單元,第一輸出流15和第二輸出流16可從相應(yīng)的第一輸出管道和第二輸出管道 排放。比起第一流13,第一輸出流15具有較低離子濃度,而比起第二流14,第二輸出流16 具有較高離子濃度。
[0117] EDR單元10的電極的極性可反向,W降低在EDR設(shè)備中的結(jié)垢和污損傾向。在反 向的極性狀態(tài)中,得自正常的極性狀態(tài)的稀釋物通道可用作濃縮物通道,W接受第二流14, 而得自正常的極性狀態(tài)的濃縮物通道可用作稀釋物通道,W接受第一流13。
[011引對(duì)于所公開的系統(tǒng)的布置,應(yīng)注意到邸R單元不局限于用于處理液體的任何特定 的反向電滲析巧DR)單元。
[0119] 沉淀單元。沉淀單元11將固體沉淀物與上清液分離??稍诔恋韱卧?1中,或者 另外在經(jīng)過沉淀單元11的第二輸出流16中加入預(yù)處理化學(xué)劑,例如石灰,W提高在排放流 17中除去的固體的量,和降低在濃縮物第二流14中再循環(huán)的離子(例如硫酸根)的量。可 使用約100-1000 ppm劑量的石灰,例如熟石灰。在W下進(jìn)一步描述的實(shí)例中,使用445 ppm 的熟石灰劑量。
[0120] 沉淀單元11可包括沉淀區(qū)域(或者稱為反應(yīng)器)和固-液分離區(qū)域(例如澄清 器)。固體在反應(yīng)器中沉淀,并且在固-液分離區(qū)域中與液體分離。合適的沉淀單元11為 在美國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)US 2011/0114567 A1中顯示的沉淀裝置,其通過引用結(jié)合到本文 中。另一種合適的沉淀單元11為可得自GE Water & Process Technologies的AquaSel? 系統(tǒng)的鹽水濃縮單元。如W下更詳細(xì)討論的,加入到預(yù)處理單元12的預(yù)處理化學(xué)劑可加入 到沉淀單元11中,或另外可加入到經(jīng)過沉淀單元11的第二輸出流16中。
[0121] 在US 2011/0114567的圖1中描述的沉淀裝置與在圖3中說明的沉淀裝置相同。 沉淀裝置38包括在容器42內(nèi)布置的沉淀元件40,并且設(shè)置用于限定沉淀元件40和容器 42之間的沉淀區(qū)域44和固-液分離區(qū)域46。沉淀區(qū)域46設(shè)置用于接受鹽水液體48的第 一流和來自鹽水液體的沉淀物固體(未顯示)。固-液分離區(qū)域46設(shè)置用于通過重力沉降 固體。出口 50位于容器的上部52,并且設(shè)置用于從固-液分離區(qū)域46引出液體的第二流 54,比起第一流,該第二流54具有較低的鹽度。
[0122] 液體的第二流54的鹽度受到許多因素的影響,例如,沉淀裝置38的結(jié)構(gòu)。沉淀元 件40和容器42的上部52具有空屯、圓柱形形狀。沉淀元件40包含與容器42連通的下開口 56。此外,與沉淀元件40的下開口 56連通的上開口 58可設(shè)置或者可不設(shè)置為與容器42連 通。在一些示例性沉淀單元中,在固-液分離區(qū)域中,每單位橫截面積的流速為約0. 12-約 0. 48加侖/分鐘/平方英尺橫截面積(甜m/f t2),或約8. 2 X l〇-S-約3. 3 X 1〇-4立方米/秒 /平方米橫截面積(m/s)。容器42的上部52的直徑D與沉淀元件40的直徑D1的比率為 約1. 5-約2. 8,或優(yōu)選約1. 6-約2. 2。在一個(gè)具體的示例性沉淀裝置中,容器42的下部為 圓錐形,錐角a為約60-約120度。容器42的高度H與直徑D的比率不小于0.2。
[0123] 在一些非限制性實(shí)例中,容器42可具有其它形狀,例如整體圓柱形形狀。類似地, 沉淀元件40還可包含其它形狀,例如圓錐形狀。
[0124] 對(duì)于圖3中說明的沉淀裝置38,提供限制元件60, W限定限制區(qū)域62,其至少一部 分布置在沉淀區(qū)域44內(nèi),并且與沉淀區(qū)域44和固-液分離區(qū)域46連通。作為一個(gè)實(shí)例, 限制元件60可包含兩個(gè)敞開的末端并且具有帶有均勻直徑的空屯、圓柱形形狀。
[01巧]沉淀單元11設(shè)置用于將上清液作為第二流14再循環(huán)至邸R單元10中。優(yōu)選將 第二流14過濾,例如通過超濾單元,隨后通過邸R單元10。酸(例如硫酸)可加入到第二 流中。加入酸降低抑并且降低在邸R單元10的過濾膜中結(jié)垢。如W上討論的,第二流14 濃縮從第一流13除去的帶電荷的物類,W產(chǎn)生第二輸出流16。當(dāng)液體14的循環(huán)繼續(xù)時(shí),鹽 或其它雜質(zhì)的濃度連續(xù)提高,直至液體14飽和或過飽和。結(jié)果是,飽和或過飽和的程度可 達(dá)到當(dāng)隨著時(shí)間在液體14中出現(xiàn)顆粒沉淀的點(diǎn)。
[01%] 鹽或其它雜質(zhì)的沉淀可能不發(fā)生,直至飽和程度相對(duì)高。因此,在沉淀單元11中 可加入晶種顆粒(未顯示),W誘導(dǎo)在較低飽和程度下沉淀。在某些應(yīng)用中,晶種顆粒可包 括固體顆粒,包括但不限于化S〇4顆粒和它們的水合物。
[0127] 沉淀單元可具有空屯、圓柱形形狀的上部和圓錐形的下部。或者,沉淀單元可具有 其它形狀,例如圓柱形或長(zhǎng)方形形狀。在非限制性實(shí)例中,沉淀單元11的上部的一部分可 用作固-液分離空間用于促進(jìn)顆粒沉淀與第二流(液體)14分離。在操作期間,可提供第 二流14或從沉淀單元11的固-液分離空間的上部提取第二流14。在其它實(shí)例中,可限定 或者可不限定固-液分離空間。
[0128] 因此,在將第二輸出流16從其上端引入沉淀單元11中期間,在沉淀單元11中,至 少一部分顆粒沉淀可與液體14 (或與第二輸出流16)分離。在一些實(shí)例中,直徑大于指定 直徑的顆粒沉淀可保持在沉淀單元11的限定的區(qū)域(未顯示)中或在沉淀單元11的下部 中沉降下來。直徑小于指定直徑的其它顆粒沉淀可在液體14中分散。
[0129] 在某些應(yīng)用中,第二輸出流16不直接重新引導(dǎo)至沉淀單元11中,而提供液體源 (未顯示)W在沉淀單元11中引入液體16。
[0130] 在一些應(yīng)用中,當(dāng)將液體14從沉淀單元11引入到邸R單元10中而沒有過濾其中 分散的顆粒沉淀時(shí),分散的顆粒沉淀可進(jìn)入邸R單元10, W引起污損或結(jié)垢問題。為了避免 在脫鹽期間對(duì)邸R單元10的破壞,可在邸R單元10和沉淀單元11之間布置可回洗的過濾 器,W過濾液體14和從液體14除去至少一部分顆粒沉淀,隨后將液體14從沉淀單元11引 入到邸R單元10中。
[0131] 本文使用的術(shù)語(yǔ)"可回洗的過濾器"指可再生的過濾器,其可在被洗漆流體沖洗之 后再利用,例如,W與正常流動(dòng)方向相反的方向沖洗過濾器,用于過濾待過濾的液體。在一 個(gè)實(shí)例中,可回洗的過濾器可由化11 Co巧oration,化;rt Washington, New York, U. S. A銷 售。與采用單程過濾器(例如柱過濾器)的常規(guī)脫鹽系統(tǒng)相比,可回洗的過濾器對(duì)于顆粒 沉淀的載荷具有較高的容限。由于在常規(guī)的脫鹽系統(tǒng)中柱過濾器相對(duì)較高的更換頻率,使 用可回洗的過濾器可改進(jìn)系統(tǒng)效率和降低成本。
[0132] 沉淀單元的操作產(chǎn)生沉淀器排放流17。在某些實(shí)例中,可除去一定量的流18,作 為來自沉淀單元11中液體14的"泄料",W保持恒定的體積和/或降低一些物類在沉淀單 元11中的飽和或過飽和的程度。流18可與從沉淀單元11的下部除去的流混合,W形成沉 淀器排放流17。排放流可進(jìn)一步過濾,W形成包括沉淀的物類的過濾排放流。取決于原料 鹽水進(jìn)料流的化學(xué)組成,沉淀器排放流17和過濾排放流可包括固體或溶解的化、Mg和/或 SO述。
[0133] 預(yù)處理單元。預(yù)處理單元12從鹽水進(jìn)料流除去金屬離子,W在邸R單元中降低結(jié) 垢。預(yù)處理單元12可包括;澄清器,其設(shè)置用于產(chǎn)生澄清流和澄清的排放流;和過濾器單 元,其與所述澄清器流體連通,W接受澄清的排放流,所述過濾器單元設(shè)置用于將濾液流循 環(huán)至澄清器和產(chǎn)生過濾排放流。預(yù)處理單元還可包括:超濾單元,其與所述澄清器流體連 通,W接受澄清流,并且設(shè)置用于產(chǎn)生經(jīng)預(yù)處理的液體濾液。酸(如硫酸)可加入到澄清流。 加入酸降低抑和降低在邸R單元的過濾膜中結(jié)垢。
[0134] 預(yù)處理單元12的一個(gè)實(shí)例在圖2中說明。如說明的,預(yù)處理單元包括澄清器23, 其接受輸入鹽水進(jìn)料流24。如W上討論的,在一些鹽水進(jìn)料溶液中,例如由采礦、礦物加工 和金屬生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)生的廢水,期望從輸入鹽水進(jìn)料流24降低硫酸根和其它金屬離子(例如 Fe、Mn、Al、化和/或Mg)的量,W降低邸R單元10的負(fù)擔(dān),從而提高回收率。
[01巧]預(yù)處理單元12使用石灰25 (例如生石灰、熟石灰或石灰石)或另一種堿(例如; 碳酸儀巧或"白云石";或苛性鋼)處理輸入流24, W降低重金屬(例如侶、鐵和儀)和硫酸 根的量。例如,輸入流可使用100 ppm石灰處理。輸入流優(yōu)選還使用氧化劑(例如次氯酸 鋼)處理。輸入流24可此外使用一種或多種另外的預(yù)處理化學(xué)劑26處理,W進(jìn)一步降低硫 酸根和/或其它金屬離子的水平。例如