提供了一種利于使用濃縮液流用于其他非飲用用途的水處理系統(tǒng)和方法。本發(fā)明專利技術(shù)的實(shí)施例使用分布壓力以驅(qū)動膜過程且被構(gòu)造為與家庭管路串聯(lián)，以使?jié)饪s液直接通過處理系統(tǒng)(但繞過了處理機(jī)構(gòu))到達(dá)建筑物內(nèi)的其他用處。在本系統(tǒng)的實(shí)施例中，僅是從水中提取飲用消費(fèi)所需的凈化水，其余的以相同的壓力行進(jìn)到它的預(yù)期目的地。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】通過引用任何在先申請的合并根據(jù)37CRF 1.57，在與本申請一起提交的申請數(shù)據(jù)表中標(biāo)識的要求國外或國內(nèi)優(yōu)先權(quán)的任何和全部申請通過引用合并于此。本申請要求于2013年12月6日提交的第61/913,170號美國臨時專利申請的權(quán)益。所述美國臨時專利申請的內(nèi)容通過引用被全部包含于此，并且在此明確作為本申請的一部分。專利技術(shù)背景
本申請涉及水處理和廢水處理領(lǐng)域。更具體地，本申請涉及一種用于處理水和廢水且將濃縮液流用作其他非飲用用途的膜系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
雖然有許多方法來去除水中的雜質(zhì)，但是隨著技術(shù)的提高以及水資源污染加劇，膜處理正變的更加普遍。膜處理需要提供半滲透膜兩側(cè)的壓差。該壓差允許相對較小的水分子流過膜，而使相對較大的污染物仍然留在高壓側(cè)。只要污染物比膜中的孔隙大，該污染物就可以被膜有效地過濾掉，并與濃縮液一起被去除。有些膜將尺寸排除和靜電排斥結(jié)合在一起，例如反滲透膜和納濾膜。不同的膜可用于不同的原水(raw water)源和處理目標(biāo)。膜的分類一般分為四大類，通常由膜篩選出的污染物的尺寸來定義。這個尺寸可能與膜中的孔隙尺寸并不是緊密關(guān)聯(lián)的。按照篩選出的材料的尺寸的遞減順序，這四大類膜包括：微濾(MF)膜(其能夠篩選出原子量在約80000道爾頓到約10000000道爾頓之間的材料)；超濾(UF)膜(其能夠篩選出原子量在約5000道爾頓到約400000道爾頓之間的材料)；納濾(NF)膜(其能夠篩選出原子量在約180道爾頓到約15000道爾頓之間的材料)；反滲透(RO)膜(其能夠篩選出原子量在約30道爾頓到約700道爾頓之間的材料)。通常在正壓力(例如3到40磅/每平方英寸(psi))或者負(fù)(真空)壓力下操作的MF膜系統(tǒng)和UF膜系統(tǒng)能夠用于去除顆粒物和微生物。MF膜和UF膜可以稱作“低壓膜”。相反地，通常在比MF膜系統(tǒng)和UF膜系統(tǒng)更高的壓力下操作的NF膜和RO膜能夠用于將水溶液中的溶解固體(包括無機(jī)化合物和有機(jī)化合物)去除。NF膜和RO膜可以稱作“滲透膜”。基于孔隙尺寸以及帶相反電荷的污染物(諸如許多常見的溶解固體)的排斥，滲透膜一般都要被充電，以增加它們的排斥污染物的能力。在某種程度上，反滲透(RO)膜、納濾(NF)膜以及超濾(UF)膜能夠用于交叉流過濾系統(tǒng)中，該交叉流過濾系統(tǒng)在連續(xù)過程(與間歇過程相反)中以小于100％的回收率操作。反滲透是一種膜過程，該膜過程充當(dāng)去除95％至99％的溶解鹽、無機(jī)分子以及有機(jī)分子的分子過濾器。滲透是當(dāng)水或其他溶劑自發(fā)性地從低濃縮的溶液通過半滲透膜進(jìn)入高濃縮的溶液時發(fā)生的自然過程。在反滲透中，通過向濃縮溶液(供給液)施加外部壓力來克服自然滲透力。因此，使水的流動反向且從供給溶液中去除已淡化的水(滲透液)，從而留下更濃縮的鹽溶液(濃鹽水)。可通過添加第二道膜來進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品水質(zhì)，借此將來自第一到的產(chǎn)品水饋送到第二道。在如通常在商業(yè)上所采用的反滲透過程中，在容器殼(例如螺旋卷繞式反滲透膜)中將經(jīng)預(yù)處理后的海水加壓到介于850到1200磅/每平方英寸(psi)(5861kPa到8274kPa)之間。海水接觸膜的第一表面，然后通過施壓，使飲用水滲透過膜而被收集于相對側(cè)處。該過程中產(chǎn)生的濃縮濃鹽水(其具有高達(dá)約兩倍于海水的鹽濃度)送回海洋中。RO膜和NF膜可以由沉積在聚砜基或其他基底上的聚酰胺膜構(gòu)成。RO膜或NF膜的一種常見形式是被緊密纏繞成螺旋狀結(jié)構(gòu)的薄膜復(fù)合平片膜。更常見的UF膜被設(shè)置為中空纖維膜，但也可被用在螺旋卷繞式元件中。通過緊密地將大面積的膜裝配成小體積，螺旋元件有效地利用了壓力容器中的體積。螺旋元件通常包括鄰接穿孔管的背對背平片膜的葉片。在每一葉片的背對背平片膜之間是滲透承載片，該滲透承載片將螺旋元件周圍的處理后的水(通過葉片)輸送到中央穿孔收集管。給水間隔件被卷繞成螺旋狀，以分離相鄰的葉片(和/或防止同一葉片在卷繞時接觸本身)。在葉片相對彼此卷繞之后，它們相近約0.5毫米到0.8毫米(大約是與膜葉片一起卷起的物理供給(原水)間隔件的厚度)。給水間隔件保持膜葉片之間有足夠的通道，以便加壓的給水(feed water)可以在它們之間流動。在先進(jìn)的水處理領(lǐng)域甚至在非水分離應(yīng)用中，螺旋卷繞式膜元件已變得無處不在。針對最常見的應(yīng)用，已設(shè)計(jì)螺旋膜元件和許多支持組件，但是也有其他的應(yīng)用要求與螺旋膜元件相配的組件的替代設(shè)計(jì)。具體而言，傳統(tǒng)地用于螺旋卷繞式膜元件的壓力容器被設(shè)計(jì)用于相串聯(lián)的幾個元件。螺旋膜元件通常水平定位，當(dāng)給水穿過膜一次時，留在容器的端部處的是濃縮液。然而，一次穿過模式對于螺旋膜系統(tǒng)是非必要的，因此針對再循環(huán)給水系統(tǒng)的替換容器設(shè)計(jì)是可能的。直徑較大的容器可以以并行方式而不是串行方式排列螺旋元件。針對這些大的容器，進(jìn)入壓力容器內(nèi)部是關(guān)心的問題，這是因?yàn)檎麄€直徑大小的開口將會是極其不便利的和昂貴的。這些大的容器通常具有大的開口和重的蓋子。當(dāng)需要進(jìn)入大的開口時，需要昂貴的連接，并且重的蓋子需要提升裝置(例如叉車或起重機(jī))。污垢是與膜水處理相關(guān)的單個最大的維護(hù)問題。當(dāng)水中的污染物附著到膜表面上和/或堵塞在膜的孔隙中時，污垢出現(xiàn)。污垢會在處理過程中造成壓力損失，從而增加能量成本并減小系統(tǒng)性能。許多清潔方法已經(jīng)開發(fā)出了去污垢膜，但它們是復(fù)雜的，并且需要顯著的停工時間，而且它們經(jīng)常無法完全恢復(fù)膜的流量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
各實(shí)施例涉及用于使用點(diǎn)/進(jìn)水點(diǎn)水處理的水處理系統(tǒng)和方法，該水處理系統(tǒng)和方法利于使用濃縮液流用于其他非飲用用途。在第一方面，提供了一種水處理系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：被構(gòu)造為容納包含膜污染物的一定體積的液體的容器，所述容器具有入口和滲透液出口，所述容器與給水管路串聯(lián)安裝；設(shè)置于所述壓力容器中的膜元件，所述膜元件以約1mm到約8mm的間隔而間隔開的一個或更多個膜片；被構(gòu)造為將一定量的防污染顆粒送入液體中的防污染裝置，其中所述防污染顆粒被構(gòu)造為涂覆在所述膜元件的膜表面上，以形成吸引且保留膜污染物的保護(hù)層同時允許滲透液通過所述膜元件；其中所述膜元件的膜片的間隔被構(gòu)造為減少給水的縱向水頭損失，以使?jié)饪s液流維持預(yù)定的分布壓力。在一些實(shí)施例中，所述膜元件為螺旋卷繞式膜元件。在一些實(shí)施例中，所述膜元件為反滲透膜元件或納濾膜元件。在一些實(shí)施例中，防污染顆粒具有10m2/g或更大的比表面積。在一些實(shí)施例中，防污染顆粒具有30m2/g或更大的比表面積。在一些實(shí)施例中，防污染顆粒具有500m2/g或更大的比表面積。在一些實(shí)施例中，防污染顆粒具有0.5mm或更大的主尺寸。在一些實(shí)施例中，防污染顆粒具有1.0mm或更大的主尺寸。在一些實(shí)施例中，防污染顆粒被構(gòu)造為吸收具有1mm或更小的直徑的膜污染物。在一些實(shí)施例中，所述防污染顆粒包括硅藻土。在一些實(shí)施例中，所述防污染顆粒包括活性炭。在一些實(shí)施例中，所述膜元件的至少一個膜片以至少3mm的間隔而間隔開。在一些實(shí)施例中，所述水處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括一定量的粒子，所述粒子被構(gòu)造為抑制膜污染物在所述膜元件上集聚。在一些實(shí)施例中，所述粒子的體積為液體的體積的約0.5％至10％。在一些實(shí)施例中，所述粒子具有不小于約1.0g/ml的密度。在一些實(shí)施例中，所述粒子具有非球形狀。在一些實(shí)施例中，所述粒子的主尺寸小于或等于螺旋卷繞式反滲透膜元件或螺旋卷繞本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種水處理系統(tǒng)，包括：壓力容器，被構(gòu)造為容納一定體積的包含膜污染物的液體，所述壓力容器具有入口和滲透液出口，所述壓力容器與給水管路串聯(lián)安裝；膜元件，設(shè)置于所述壓力容器中，所述膜元件具有以約1mm到約8mm的間隔而間隔開的一個或更多個膜片；防污染裝置，被構(gòu)造為將一定量的防污染顆粒送入到液體中，其中所述防污染顆粒被構(gòu)造為涂覆在所述膜元件的膜表面上，以形成吸引且保留膜污染物的保護(hù)層同時允許滲透液通過所述膜元件；其中，所述膜元件的膜片的間隔被構(gòu)造為減少給水的縱向水頭損失，以使?jié)饪s液流維持預(yù)定的分布壓力。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2013.12.06 US 61/913,1701.一種水處理系統(tǒng)，包括：壓力容器，被構(gòu)造為容納一定體積的包含膜污染物的液體，所述壓力容器具有入口和滲透液出口，所述壓力容器與給水管路串聯(lián)安裝；膜元件，設(shè)置于所述壓力容器中，所述膜元件具有以約1mm到約8mm的間隔而間隔開的一個或更多個膜片；防污染裝置，被構(gòu)造為將一定量的防污染顆粒送入到液體中，其中所述防污染顆粒被構(gòu)造為涂覆在所述膜元件的膜表面上，以形成吸引且保留膜污染物的保護(hù)層同時允許滲透液通過所述膜元件；其中，所述膜元件的膜片的間隔被構(gòu)造為減少給水的縱向水頭損失，以使?jié)饪s液流維持預(yù)定的分布壓力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理系統(tǒng)，其中，所述膜元件為螺旋卷繞式膜元件。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水處理系統(tǒng)，其中，所述膜元件為反滲透膜元件或納濾膜元件。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其中，防污染顆粒具有10m2/g或更大的比表面積。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其中，防污染顆粒具有30m2/g或更大的比表面積。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其中，防污染顆粒具有500m2/g或更大的比表面積。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其中，防污染顆粒具有0.5mm或更大的主尺寸。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其中，防污染顆粒具有1.0mm或更大的主尺寸。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其中，防污染顆粒被構(gòu)造為吸收具有1mm或更小的直徑的膜污染物。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其中，防污染顆粒包括硅藻土。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其中，防污染顆粒包括活性炭。12.根據(jù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：米歇爾·肖恩·馬德威，馮殿軒，柯蒂斯·羅斯，
申請(專利權(quán))人：智慧濾水系統(tǒng)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US
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