[发明专利]高效水处理工艺

说明书

一种处理水的方法，包括将给水输送到输入室，将加压给水从腔室中通过至少一个半渗透膜，以产生产物水和盐水，并使盐水通过除盐单元除去盐水输出中存在的微溶盐，盐水输出经过一系列再循环步骤，包括：（i）在再循环步骤中将盐水返回到输入室中，以使盐水通过半透膜，以重新浓缩盐水；并准备将其用于去除微溶盐的下一循环步骤；和（ii）循序渐进地进行一系列再循环步骤（i），以继续重新浓缩盐水输出，并从再循环盐水中结晶出低可溶性盐，以提高通过膜分离的回收率，其中这些步骤中的低可溶性盐的饱和指数保持在受控结晶区的预定义范围内。该方法还包括防垢剂添加和/或失活步骤。

技术领域

本发明涉及一种改进的水处理工艺，特别是一种用于清洁给水的改进方法，所述给水例如是工业废水、采矿污染废水、BWRO（Brackish Water Reverse Osmosis，二次反渗透海水淡化）盐水和海水。

背景技术

水处理工艺在本领域中是已知的，用于从海水、微咸水或其他工业废水中提供清洁的水。例如，存在脱盐工艺以从海水中提供脱盐水。当盐水溶液被以高于其渗透压的压力在半渗透膜上压缩时，就会发生反渗透（RO）。该工艺的一个例子是“塞流脱盐”方法，该方法包括使加压的进液通过具有半渗透膜的压力容器。然后，进液被分成非加压的脱盐渗透液（“产物水”）和加压的含盐废水液（“废物”）。

过滤方法也可用于清洁水。纳滤（NF）还涉及一种基于半渗透膜过滤的方法，该方法使用了纳米尺寸的圆柱形通孔。纳滤可用于处理各种水，包括地下水、地表水和污水。纳滤膜具有去除大部分溶解盐的能力。

但是，这些类型的工艺的效率通常很差，并且高度依赖于给水的质量，给水的质量也可能变化很大。

诸如海水、微咸水、工业废水、污水等流体的处理通常涉及使用半渗透膜。在此过程中，引入系统的流体在高于流体渗透压的压力下被压在半透膜上。结果，流体分成两部分，第一部分包括产物流，该产物流是通过半透膜的流体的一部分，第二部分包括盐水流，盐水流是不通过半透膜的流体的一部分。分离度或产物量与引入半透膜的流体量之比取决于流体的渗透压和化学成分。通常，流体化学成分是在半透膜中可达到的最大分离度的限制因素。期望提供一种最小化或克服流体化学成分限制的改进的工艺（或方法）。

本发明的目的是提供一种用于处理流体（特别是水）的改进工艺，克服或至少减轻上述缺点。

发明内容

本发明涉及一种通过半透膜处理流体的改进工艺，该工艺通过使低溶解度盐逐渐结晶来克服或最小化上述流体化学成分的限制，从而使流体达到由流体渗透压控制的最大分离度。本发明基于通过使流体通过半透膜使流体逐渐浓缩，以及通过晶种上低溶解度盐的异质结晶去除低溶解度盐的组合。

本发明提供一种处理水的方法，该方法包括：

（a）将给水输送到第一输入腔室；

（b）将加压给水从第一输入腔室通过至少一个半透膜，以产生产物水输出和盐水输出；和

（c）通过使盐水通过除盐单元除去盐水输出中存在的微溶盐，该盐水输出经过一系列再循环步骤，包括：

（i）在再循环步骤中将盐水输出返回至第一输入腔室，以使盐水输出通过半透膜以重新浓缩盐水输出；并准备将其用于去除微溶盐的下一循环步骤；和

（ii）循序渐进地进行一系列再循环步骤（i），以继续重新浓缩盐水输出，并从再循环盐水中结晶出低可溶性盐，以提高通过膜分离的回收率，其中这些步骤中的低可溶性盐的饱和指数保持在以下范围内：

（1）碳酸钙饱和指数的对数（Log SI）在0.5-2.0的范围内；

（2）硫酸钙饱和指数在100％~400％的范围内；

（3）二氧化硅饱和指数在100％~220％的范围内；以及