水處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]總體而言，本發(fā)明涉及水處理系統(tǒng)和方法，特別是涉及單獨(dú)使用基于各種化學(xué)試劑和重力的水處理方法或?qū)⑵渑c滲透驅(qū)動(dòng)膜法組合使用。
【背景技術(shù)】
[0002]正向滲透已經(jīng)被用于脫鹽。一般而言，正向滲透脫鹽方法包括具有兩個(gè)腔室的容器，上述兩個(gè)腔室被半透膜分隔開。一個(gè)腔室包含海水。另一個(gè)腔室包含濃縮溶液，該濃縮溶液在海水和濃縮溶液之間產(chǎn)生濃度梯度。該梯度驅(qū)動(dòng)來自海水的水穿過膜進(jìn)入濃縮溶液，該膜選擇性地允許水通過而不允許鹽通過。逐漸地，進(jìn)入濃縮溶液的水將該溶液稀釋。然后，從稀釋溶液中去除溶質(zhì)而生成飲用水。
[0003]通常，這些正向滲透膜系統(tǒng)以及類似的滲透驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)需要進(jìn)行預(yù)處理，以使積垢和對(duì)膜的造成的損壞得以減少。通常的預(yù)處理包括軟化系統(tǒng)和凈化器。然而，軟化系統(tǒng)通常需要大量昂貴且需要專業(yè)操作的化學(xué)物質(zhì)。減少對(duì)這類化學(xué)物質(zhì)的需求將會(huì)是有益的。另外，通常的凈化器的大小被設(shè)置為允許沉降最佳量的固體；然而，通常的凈化器無法適應(yīng)所有不同類型的固體(其可能被暴露至這些固體，作為對(duì)滲透驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)的預(yù)處理)。因此，希望設(shè)計(jì)出能夠減少總體內(nèi)部湍流，并提供更好的固體沉降條件的凈化器。
[0004]本發(fā)明針對(duì)用于水處理系統(tǒng)的改進(jìn)的預(yù)處理系統(tǒng)，其為系統(tǒng)物料溶液提供更好的凈化作用和/或減少對(duì)化學(xué)物質(zhì)的需要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]總體而言，本發(fā)明涉及各種水處理系統(tǒng)和方法，上述水處理系統(tǒng)和方法單獨(dú)使用或與滲透驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)和方法組合使用；上述水處理系統(tǒng)和方法包括正向滲透分離(FO)、直接滲透濃縮(DOC)、壓力輔助正向滲透和壓力延緩滲透(PRO)。
[0006]一方面，本發(fā)明涉及水處理系統(tǒng)，該水處理系統(tǒng)包括:至少一個(gè)軟化系統(tǒng)，該軟化系統(tǒng)被配置為用于接收水的原始物料；以及兩級(jí)凈化器，該兩級(jí)凈化器與上述至少一個(gè)軟化系統(tǒng)以流體方式連接。在某些實(shí)施方式中，凈化器可鄰近于至少一個(gè)軟化系統(tǒng)，例如與至少一個(gè)軟化系統(tǒng)或其它水處理子系統(tǒng)共用共同的壁，從而促進(jìn)子系統(tǒng)之間的溢流(overflow)。在某些實(shí)施方式中，上述共同的壁包括用于促進(jìn)其間流動(dòng)的擴(kuò)散板。或者，將凈化器設(shè)于緊鄰至少一個(gè)軟化系統(tǒng)和/或其它水處理子系統(tǒng)，使得對(duì)物料進(jìn)行栗送或在其間進(jìn)行傳送。該兩級(jí)凈化器通常包括矩形外殼，該矩形外殼包括兩個(gè)縱向的側(cè)壁、兩個(gè)端壁以及在其間延伸的底板，上述側(cè)壁、端壁和底板全部密封接合，并界定了其中的開放空間。該凈化器還包括:第一擋板，該第一擋板在側(cè)壁之間延伸，并從底板向上延伸側(cè)壁高度的實(shí)質(zhì)性部分，第一擋板與側(cè)壁和底板密封接合，并與一個(gè)端壁界定了第一沉降區(qū)；第二擋板，該第二擋板在側(cè)壁之間延伸，并從其上邊緣向下延伸側(cè)壁高度的實(shí)質(zhì)性部分，第二擋板緊鄰第一擋板設(shè)置并與第一擋板留有間隔，界定了位于第一擋板和第二擋板之間的過渡區(qū)、位于第二擋板和一個(gè)端壁之間的第二沉降區(qū)以及位于過渡區(qū)和第二沉降區(qū)之間緊鄰底板的通道。凈化器進(jìn)一步包括設(shè)于其中的片層板組裝件(lamella plate assembly)。在特定的實(shí)施方式中，該板組裝件設(shè)于第二沉降區(qū)內(nèi)。該板組裝件的尺寸和排布適合于特定應(yīng)用，但通常延伸于幾乎整個(gè)第二沉降區(qū)，并占據(jù)第二沉降區(qū)上部體積的約30%至50%。
[0007]在本發(fā)明前述方面的各種實(shí)施方式中，底板(或其至少一部分)包括至少一個(gè)槽，該槽用于收集污泥或從物料中沉降出來的其它顆粒物質(zhì)。該至少一個(gè)槽可位于凈化器的任意或全部區(qū)域，并且任意特定的區(qū)域可包括一個(gè)或多個(gè)槽。槽的尺寸和形狀會(huì)發(fā)生變化，從而適合于特定應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施方式中，該槽為棱錐形狀，并具有約45度至75度的休止角。凈化器外殼也可包括蓋子，該蓋子在側(cè)壁之間延伸并位于開放空間的至少一部分之上。在各種實(shí)施方式中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于向第一沉降區(qū)、第二沉降區(qū)和/或過渡區(qū)中的任意一個(gè)引入化學(xué)添加劑或能量來源(例如電、熱、超聲波或電磁)中的至少一種的裝置。該引入裝置可位于蓋子處，和/或與蓋子共同起作用。在一個(gè)實(shí)施方式中，該引入裝置包括設(shè)于兩級(jí)凈化器內(nèi)的犧牲電鍍物，用于電凝聚方法。在某些實(shí)施方式中，至少一個(gè)軟化系統(tǒng)包括石灰軟化系統(tǒng)和蘇打灰(soda ash)軟化系統(tǒng)中的至少一種。水處理系統(tǒng)還可包括設(shè)于至少一個(gè)軟化系統(tǒng)和兩級(jí)凈化器之間的絮凝系統(tǒng)(例如用于聚合物添加)。
[0008]在另外的實(shí)施方式中，水處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)滲透驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)，該滲透驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)與兩級(jí)凈化器以流體方式連接，并設(shè)于兩級(jí)凈化器的下游。該至少一個(gè)滲透驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)可包括至少一個(gè)反向滲透(RO)單元，該反向滲透單元與凈化器以流體方式連接，并設(shè)于凈化器的下游。額外地或作為替代，該至少一個(gè)滲透驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)包括至少一個(gè)正向滲透(FO)系統(tǒng)，該正向滲透系統(tǒng)與凈化器以流體方式連接，并設(shè)于凈化器的下游。在各種實(shí)施方式中，F(xiàn)O系統(tǒng)與至少一個(gè)RO系統(tǒng)以流體方式連接，并設(shè)于至少一個(gè)RO系統(tǒng)的下游，該FO系統(tǒng)被配置為用于接收來自至少一個(gè)RO系統(tǒng)的滲余物流(retentatestream)。在水處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式中，來自至少一個(gè)FO系統(tǒng)的透過物流(permeateflow)被導(dǎo)向到分離系統(tǒng)，得到產(chǎn)物溶劑和濃縮吸引溶液。產(chǎn)物溶劑可被導(dǎo)向到至少一個(gè)RO系統(tǒng)。在某些實(shí)施方式中，至少一個(gè)FO系統(tǒng)包括組合使用的正向滲透膜和電去離子膜(electrode1nizat1n membrane)組裝件。在另一實(shí)施方式中，兩級(jí)凈化器進(jìn)一步包括電凝聚單元，該電凝聚單元設(shè)于第一沉降區(qū)、第二沉降區(qū)或過渡區(qū)中的至少一個(gè)之中。水處理系統(tǒng)還可包括:過濾系統(tǒng)，該過濾系統(tǒng)與兩級(jí)凈化器以流體方式連接，并設(shè)于兩級(jí)凈化器的下游；和/或離子交換系統(tǒng)，該離子交換系統(tǒng)與兩級(jí)凈化器以流體方式連接，并設(shè)于兩級(jí)凈化器的下游。
[0009]另一方面，本發(fā)明涉及水處理系統(tǒng)，該水處理系統(tǒng)包括:至少一個(gè)軟化系統(tǒng)，該軟化系統(tǒng)被配置為用于接收水的原始物料；以及凈化器，該凈化器與上述至少一個(gè)軟化系統(tǒng)以流體方式連接。該至少一個(gè)軟化系統(tǒng)包括細(xì)菌軟化系統(tǒng)。在各種實(shí)施方式中，細(xì)菌軟化系統(tǒng)包含硫酸鹽還原細(xì)菌。硫酸鹽還原細(xì)菌可存在于儲(chǔ)庫(kù)中(例如收集/設(shè)于儲(chǔ)庫(kù)的側(cè)壁上)，該儲(chǔ)庫(kù)包括圓錐形的底板，用于收集并清除從原始物料沉淀出的固體。該儲(chǔ)庫(kù)也可包括用于除去硫化氫氣體的裝置和用于在儲(chǔ)庫(kù)內(nèi)攪拌或攪動(dòng)原始物料的裝置。該至少一個(gè)軟化系統(tǒng)還可包括石灰軟化系統(tǒng)、蘇打灰軟化系統(tǒng)或絮凝系統(tǒng)中的至少一種。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，該水處理系統(tǒng)包括至少一個(gè)滲透驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)，該滲透驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)與凈化器以流體方式連接，并設(shè)于凈化器的下游。該至少一個(gè)滲透驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)反向滲透單元和/或一個(gè)或多個(gè)正向滲透單元。
[0010]其它方面、實(shí)施方式以及這些示例性方面和實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在下文中詳述。此外應(yīng)理解的是，本文所記載的各種實(shí)施方式的特征并非互斥，而是可存在于各種組合和變換之中。
【附圖說明】
[0011]在附圖中，類似的標(biāo)注字符通常表示不同視圖中的相同部分。同時(shí)，附圖并非必然成比例，而是通常為說明本發(fā)明的原理而對(duì)重點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，也并非意在定義本發(fā)明的界限。為清楚起見，并未在每幅附圖中標(biāo)出每個(gè)組件。在以下說明中，本發(fā)明的各種實(shí)施方式參考下列附圖進(jìn)行描述，其中:
[0012]圖1是用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行廢水處理的正向滲透系統(tǒng)/方法的圖示；
[0013]圖2是用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行廢水處理的替代系統(tǒng)/方法的圖示；
[0014]圖3是用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式對(duì)溶劑進(jìn)行滲透提取的系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式所述的水處理系統(tǒng)的圖示；
[0016]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，引入有圖4所述系統(tǒng)的組合式水處理系統(tǒng)的圖不;
[0017]圖6是用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式所述的水處理系統(tǒng)和方法的替代滲透驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0018]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，用于從溶液中萃取溶劑(例如水)的滲透方法通?？砂▽⒃撊芤罕┞队谡驖B透膜的第一表面?？蓪⒌诙芤夯蛭芤罕┞队谡驖B透膜的第二相對(duì)表面，第二溶液或吸引溶液相對(duì)于第一溶液或過程溶液具有增加的濃度。然后，溶劑可從溶液被吸引穿過正向滲透膜并進(jìn)入第二溶液，經(jīng)由正向滲透產(chǎn)生溶劑得以富集的溶液，正向滲透利用流體轉(zhuǎn)移性質(zhì)，涉及從相對(duì)不濃縮的溶液向更濃縮的溶液移動(dòng)。溶劑得以富集的溶液也稱為稀釋吸引溶液，可在第一出口收集并經(jīng)歷進(jìn)一步的分離過程，以產(chǎn)生例如純化的水?？稍诘诙隹谑占诙a(chǎn)物流、例如消耗或濃縮后的過程溶液，從而進(jìn)行排出或進(jìn)一步處理。
[0019]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，正向滲透膜模塊可包括一個(gè)或多個(gè)正向滲透膜。正向滲透膜通?？梢允前胪感缘?，例如允許水穿過，但是排除其中溶解的溶質(zhì)、例如氯化鈉、碳酸銨、碳酸氫銨和氨基甲酸銨。許多類型的半透膜適合該目的，只要它們能夠允許水(即溶劑)穿過的同時(shí)阻止溶質(zhì)穿過，并且不