水處理系統的制作方法
【技術領域】
[0001]總體而言，本發明涉及水處理系統和方法，特別是涉及單獨使用基于各種化學試劑和重力的水處理方法或將其與滲透驅動膜法組合使用。
【背景技術】
[0002]正向滲透已經被用于脫鹽。一般而言，正向滲透脫鹽方法包括具有兩個腔室的容器，上述兩個腔室被半透膜分隔開。一個腔室包含海水。另一個腔室包含濃縮溶液，該濃縮溶液在海水和濃縮溶液之間產生濃度梯度。該梯度驅動來自海水的水穿過膜進入濃縮溶液，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而生成飲用水。
[0003]通常，這些正向滲透膜系統以及類似的滲透驅動膜系統需要進行預處理，以使積垢和對膜的造成的損壞得以減少。通常的預處理包括軟化系統和凈化器。然而，軟化系統通常需要大量昂貴且需要專業操作的化學物質。減少對這類化學物質的需求將會是有益的。另外，通常的凈化器的大小被設置為允許沉降最佳量的固體；然而，通常的凈化器無法適應所有不同類型的固體(其可能被暴露至這些固體，作為對滲透驅動膜系統的預處理)。因此，希望設計出能夠減少總體內部湍流，并提供更好的固體沉降條件的凈化器。
[0004]本發明針對用于水處理系統的改進的預處理系統，其為系統物料溶液提供更好的凈化作用和/或減少對化學物質的需要。
【實用新型內容】
[0005]總體而言，本發明涉及各種水處理系統和方法，上述水處理系統和方法單獨使用或與滲透驅動膜系統和方法組合使用；上述水處理系統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，本發明涉及水處理系統，該水處理系統包括:至少一個軟化系統，該軟化系統被配置為用于接收水的原始物料；以及兩級凈化器，該兩級凈化器與上述至少一個軟化系統以流體方式連接。在某些實施方式中，凈化器可鄰近于至少一個軟化系統，例如與至少一個軟化系統或其它水處理子系統共用共同的壁，從而促進子系統之間的溢流(overflow)。在某些實施方式中，上述共同的壁包括用于促進其間流動的擴散板。或者，將凈化器設于緊鄰至少一個軟化系統和/或其它水處理子系統，使得對物料進行栗送或在其間進行傳送。該兩級凈化器通常包括矩形外殼，該矩形外殼包括兩個縱向的側壁、兩個端壁以及在其間延伸的底板，上述側壁、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，該第一擋板在側壁之間延伸，并從底板向上延伸側壁高度的實質性部分，第一擋板與側壁和底板密封接合，并與一個端壁界定了第一沉降區；第二擋板，該第二擋板在側壁之間延伸，并從其上邊緣向下延伸側壁高度的實質性部分，第二擋板緊鄰第一擋板設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、位于第二擋板和一個端壁之間的第二沉降區以及位于過渡區和第二沉降區之間緊鄰底板的通道。凈化器進一步包括設于其中的片層板組裝件(lamella plate assembly)。在特定的實施方式中，該板組裝件設于第二沉降區內。該板組裝件的尺寸和排布適合于特定應用，但通常延伸于幾乎整個第二沉降區，并占據第二沉降區上部體積的約30%至50%。
[0007]在本發明前述方面的各種實施方式中，底板(或其至少一部分)包括至少一個槽，該槽用于收集污泥或從物料中沉降出來的其它顆粒物質。該至少一個槽可位于凈化器的任意或全部區域，并且任意特定的區域可包括一個或多個槽。槽的尺寸和形狀會發生變化，從而適合于特定應用。在一個實施方式中，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，該蓋子在側壁之間延伸并位于開放空間的至少一部分之上。在各種實施方式中，該系統進一步包括用于向第一沉降區、第二沉降區和/或過渡區中的任意一個引入化學添加劑或能量來源(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。在一個實施方式中，該引入裝置包括設于兩級凈化器內的犧牲電鍍物，用于電凝聚方法。在某些實施方式中，至少一個軟化系統包括石灰軟化系統和蘇打灰(soda ash)軟化系統中的至少一種。水處理系統還可包括設于至少一個軟化系統和兩級凈化器之間的絮凝系統(例如用于聚合物添加)。
[0008]在另外的實施方式中，水處理系統進一步包括至少一個滲透驅動膜系統，該滲透驅動膜系統與兩級凈化器以流體方式連接，并設于兩級凈化器的下游。該至少一個滲透驅動膜系統可包括至少一個反向滲透(RO)單元，該反向滲透單元與凈化器以流體方式連接，并設于凈化器的下游。額外地或作為替代，該至少一個滲透驅動膜系統包括至少一個正向滲透(FO)系統，該正向滲透系統與凈化器以流體方式連接，并設于凈化器的下游。在各種實施方式中，FO系統與至少一個RO系統以流體方式連接，并設于至少一個RO系統的下游，該FO系統被配置為用于接收來自至少一個RO系統的滲余物流(retentatestream)。在水處理系統的一個實施方式中，來自至少一個FO系統的透過物流(permeateflow)被導向到分離系統，得到產物溶劑和濃縮吸引溶液。產物溶劑可被導向到至少一個RO系統。在某些實施方式中，至少一個FO系統包括組合使用的正向滲透膜和電去離子膜(electrode1nizat1n membrane)組裝件。在另一實施方式中，兩級凈化器進一步包括電凝聚單元，該電凝聚單元設于第一沉降區、第二沉降區或過渡區中的至少一個之中。水處理系統還可包括:過濾系統，該過濾系統與兩級凈化器以流體方式連接，并設于兩級凈化器的下游；和/或離子交換系統，該離子交換系統與兩級凈化器以流體方式連接，并設于兩級凈化器的下游。
[0009]另一方面，本發明涉及水處理系統，該水處理系統包括:至少一個軟化系統，該軟化系統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軟化系統以流體方式連接。該至少一個軟化系統包括細菌軟化系統。在各種實施方式中，細菌軟化系統包含硫酸鹽還原細菌。硫酸鹽還原細菌可存在于儲庫中(例如收集/設于儲庫的側壁上)，該儲庫包括圓錐形的底板，用于收集并清除從原始物料沉淀出的固體。該儲庫也可包括用于除去硫化氫氣體的裝置和用于在儲庫內攪拌或攪動原始物料的裝置。該至少一個軟化系統還可包括石灰軟化系統、蘇打灰軟化系統或絮凝系統中的至少一種。在一個或多個實施方式中，該水處理系統包括至少一個滲透驅動膜系統，該滲透驅動膜系統與凈化器以流體方式連接，并設于凈化器的下游。該至少一個滲透驅動膜系統可包括一個或多個反向滲透單元和/或一個或多個正向滲透單元。
[0010]其它方面、實施方式以及這些示例性方面和實施方式的優點在下文中詳述。此外應理解的是，本文所記載的各種實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，類似的標注字符通常表示不同視圖中的相同部分。同時，附圖并非必然成比例，而是通常為說明本發明的原理而對重點進行強調，也并非意在定義本發明的界限。為清楚起見，并未在每幅附圖中標出每個組件。在以下說明中，本發明的各種實施方式參考下列附圖進行描述，其中:
[0012]圖1是用于根據本發明的一個或多個實施方式進行廢水處理的正向滲透系統/方法的圖示；
[0013]圖2是用于根據本發明的一個或多個實施方式進行廢水處理的替代系統/方法的圖示；
[0014]圖3是用于根據本發明的一個或多個實施方式對溶劑進行滲透提取的系統的示意圖；
[0015]圖4是根據本發明的一個或多個實施方式所述的水處理系統的圖示；
[0016]圖5是根據本發明的一個或多個實施方式，引入有圖4所述系統的組合式水處理系統的圖不;
[0017]圖6是用于根據本發明一個或多個實施方式所述的水處理系統和方法的替代滲透驅動膜系統的圖示。
【具體實施方式】
[0018]根據一個或多個實施方式，用于從溶液中萃取溶劑(例如水)的滲透方法通常可包括將該溶液暴露于正向滲透膜的第一表面。可將第二溶液或吸引溶液暴露于正向滲透膜的第二相對表面，第二溶液或吸引溶液相對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入第二溶液，經由正向滲透產生溶劑得以富集的溶液，正向滲透利用流體轉移性質，涉及從相對不濃縮的溶液向更濃縮的溶液移動。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歷進一步的分離過程，以產生例如純化的水。可在第二出口收集第二產物流、例如消耗或濃縮后的過程溶液，從而進行排出或進一步處理。
[0019]根據一個或多個實施方式，正向滲透膜模塊可包括一個或多個正向滲透膜。正向滲透膜通常可以是半透性的，例如允許水穿過，但是排除其中溶解的溶質、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)穿過的同時阻止溶質穿過，并且不