使用反渗透膜系统产生淡水的方法和系统技术方案

该公开涉及通过浸入式膜系统中的需要膜系统上的压力差的反渗透过程来产生淡水的方法和系统。通过在立管装置(2)中于用于淡水的出口(7)的下游向该立管装置(2)中引入气体气泡来提供压力差。该系统包括：至少一个浸入式反渗透单元(1)，该浸入式反渗透单元具有用于水的入口(4)和用于淡水的出口(7)；从浸入式膜系统的出口(7)延伸到海平面处、海平面上方、或海平面下方的立管装置(2)；以及为反渗透过程提供低压力侧的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用反渗透膜系统产生淡水的方法和系统
本专利技术涉及一种使用浸入式膜系统中的需要膜系统上的压力差的反渗透过程来产生淡水的方法和系统。该系统包括至少一个浸入式反渗透单元，该浸入式反渗透单元具有用于水的入口和用于淡水的出口；从浸入式膜系统的出口延伸到海平面处、海平面上方、或海平面下方的立管装置；以及为反渗透过程提供低压力侧的系统。
技术介绍
世界许多地区的淡水资源是有限的是公认的事实。还众所周知，已经通过浸入式半透性反渗透膜系统来从海水产生淡水。该过程需要在膜的高浓度侧施加高压力，相较于海水而言用于淡水和微咸水的压力较低，并且必须克服自然渗透压力。反渗透的系统不仅可以淡化或清洁水，还可以去除水中的细菌、热原、有机物、颗粒、胶体和其他不想要的物质。已经提出将包括若干反渗透膜的一个或多个堆叠体浸入深峡湾或近海，以便利用这样的深度处的静水力学压力作为用于反渗透过程的驱动力。US9,617,172公开了一种脱盐系统，该脱盐系统包括在海洋中被浸入处于一深度处的膜系统，该深度被选择成提供静水力学压力和高压力侧，以用于生成反渗透以从海水产生淡水。脱盐系统还包括布置在海平面上方的泵送系统，该泵送系统与膜系统流体连通，该泵送系统构造成将淡水泵送到表面并为反渗透提供低压力侧。该系统还包括用于将淡水输送到陆地的系统和用于在陆地上存储淡水的存储系统。还公开了一种脱盐方法，该方法包括以下步骤：在海洋中在一被选择成提供静水力学压力的深度处提供多个反渗透膜盘；使用静水力学压力引导海水通过膜盘；收集被引导通过膜盘的淡水；将淡水泵送到海洋表面；然后将淡水输送到陆地。WO99/06323描述了一种用于海水脱盐的方法和设备，该设备被定位在海平面下方，意在利用在至少250米深度处在半透性滤膜的一侧上积累的静水力学压力，以便克服其为盐水本身的特性的渗透压力，而膜的另一侧保持在大气压下。泵送操作仅减少到与从过滤获得的淡水有关的操作。首先在反渗透过程中提供低压力然后将纯化水输送到海平面的过程是高能量消耗过程。减少浸入式反渗透用于产生淡水的能量消耗具有巨大潜力。减少该过程的透过侧的压力以便克服渗透压力从而能够在系统上产生淡水的需求需要能量，并且例如通过提供反渗透过程的低压力侧的泵来完成，并且是减少能量的潜在可能性的示例。此外，根据现有技术，产生的淡水至海平面并进一步至消费者的转移通过能量消耗泵进行，并且是降低能量消耗的另一种可能性。
技术实现思路
在以下的整个说明书中，以下术语表示：术语“入口”是指要被净化的水进入膜系统的地方，其中水可以是海水、微咸水或其他被污染的水。术语“出口”是指在膜系统上产生的淡水在膜系统的透过侧进入的地方。术语淡水是指产生的适于饮用的水和/或饮用水。本专利技术基于利用反渗透以便使用浸入式膜单元系统从海水、微咸水和其他被污染的水产生适于饮用的水和/或饮用水。通过影响水柱的静态重量，必须在反渗透单元的透过侧进行所期望的压力减少，该水柱将产生的水带到海平面，其中在相反侧上，提供了由于浸入式膜单元的水压力引起的高压力。本专利技术的目的是在反渗透处理单元的出口侧提供低压力，以便创建克服渗透压力所需的跨反渗透单元的必要压力差，以能够启动和进一步运行该反渗透过程。本专利技术的另一个目的是提供一种用于将产生的淡水从浸入式反渗透系统输送到在海平面表面处、上方或下方的接收单元的系统。本专利技术的另一个目的是提供一种用于将盐水输送远离该系统并且至少远离该过程的待净化海水引入口一距离的系统，该盐水可以是反渗透过程的副产物。本专利技术的另一个目的是提供一种用于在海平面处、上方或下方从纯化水中分离输送剂的系统。本专利技术的又一个目的是在海平面上方获得足够的米数以便能够借助重力或海拔差将纯化水进一步输送到岸上/大陆或油轮等。这些目的通过如独立权利要求进一步限定的方法来实现，而实施方式、替代方案、修改和变型由从属权利要求限定。在第一方面，本专利技术涉及一种使用浸入式膜系统中的需要跨膜系统的压力差的反渗透过程来产生淡水的方法和系统。该系统包括至少一个浸入式反渗透单元，该浸入式反渗透单元具有用于水的入口和用于淡水的出口；从浸入式膜系统的出口延伸到海平面处、上方或下方的立管装置；以及为反渗透过程提供低压力侧的系统。通过在立管装置中于用于淡水的出口的下游向该立管装置中引入气体气泡(bubble，泡、泡状物)，从而减少水柱的重量并且还减少反渗透单元的出口处的静水力学压力，来提供该压力差。立管装置布置在竖向位置或至少向上倾斜的位置，允许气体气泡向上上升、用气体和气体气泡稀释立管装置内部的水、以及减少重量和静态压力，从而提供立管装置内部的淡水的向上运动或流动。引入的气体气泡可以由从海平面通过供应管线供应的压缩气体流来进行供应。可替代地，气体可以通过在立管中对水进行电解来产生，其中电极被布置在反渗透单元的出口区域中或在参考的反渗透单元的下游一距离处。气体气泡可以通过间隔开的至少两个电极产生，其中所使用的至少两个电极中的至少一个电极可以是立管，并且其中，电极诱导(induce，引起、感应)电流和/或施加有脉冲电信号，以在电极上引燃电弧，以便从立管内部的水产生富氧氢气体，进而生成上升并且由于在向上的流中的外部压力降低而膨胀的气泡，从而将产生的水举升到立管的顶部端部。气泡在向上的流中上升，减少了立管中水柱的重量，从而减少了出口处的压力。电流优选地从电源生成。使气体气泡——该气体气泡是气体、蒸气和其他物质的气泡——与纯化水一起上升到在海平面上方、在海平面处或表面下水平(level，水平度)处的罐或分离器中进行提取，以用于不同应用。在所产生的纯化水和气体进入到在海平面上方、在海平面处或表面下水平处的罐或分离器中的情况下，且在气体从纯化水中释放出来的情况下，将纯化水分配至消费者，并且将气体进行分配以进一步处理、再循环和存储，或者分配至环境。从海平面供应的压缩气体以下述量和压力进入立管装置，所述量和压力施予跨反渗透单元(RO)的压力差，使立管内的水柱的静态重量足够小，以便使施予的跨RO单元的压力差等于或高于克服渗透压力所需的压力。在一水平处诱导电流，在该水平处所生成的气泡使立管中的气泡生成点下游的压力降低，以足以使跨RO单元的压力差等于或高于克服渗透压力所需的压力。反渗透过程的副产物——该副产物可能是盐水或其他被污染的水——通过使用从盐水出口延伸的立式第二立管装置输送离开浸入式反渗透单元，该立式第二立管装置从盐水出口延伸，在盐水出口处，如上所述气体气泡被引入立管装置中以提供向上的流。可以从浸入式膜系统延伸到海平面处、上方或下方的立管装置还可以在海平面上方以足够高的高度延伸，以利用重力/海拔差将纯化水输送至岸上或油轮等。在第二方面，本专利技术涉及一种用于为浸入式膜系统中的产生淡水的反渗透过程提供压力差的系统，该浸入式膜系统包括至少一个浸入式反渗透单元，该浸入式反渗透单元具有用于水的入口和用于淡水的出口；从浸入式膜系统的出口延伸到海平面处、上方或下方的立管装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.通过浸入式膜系统中的需要膜系统上的压力差的反渗透过程来产生淡水的方法，所述浸入式膜系统包括：至少一个浸入式反渗透单元(1)，所述浸入式反渗透单元具有用于水的入口(4)和用于淡水的出口(7)；立管装置(2)，所述立管装置从所述浸入式膜系统的所述出口(7)延伸到海平面处、海平面上方、或海平面下方；以及用于为所述反渗透过程提供低压力侧的系统；/n其特征在于，通过在所述立管装置(2)中于用于淡水的出口(7)的下游向所述立管装置(2)中引入气体气泡来提供所述压力差。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180306 NO 201803281.通过浸入式膜系统中的需要膜系统上的压力差的反渗透过程来产生淡水的方法，所述浸入式膜系统包括：至少一个浸入式反渗透单元(1)，所述浸入式反渗透单元具有用于水的入口(4)和用于淡水的出口(7)；立管装置(2)，所述立管装置从所述浸入式膜系统的所述出口(7)延伸到海平面处、海平面上方、或海平面下方；以及用于为所述反渗透过程提供低压力侧的系统；
其特征在于，通过在所述立管装置(2)中于用于淡水的出口(7)的下游向所述立管装置(2)中引入气体气泡来提供所述压力差。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述立管装置(2)布置在竖向位置或布置成至少在向上倾斜的位置。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述气体气泡以从海平面通过供应管线供应的压缩气体流引入。


4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过对水的电解来引入所述气体气泡。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，借助于紧密间隔开的至少两个电极(13)引入所述气体气泡，其中，所使用的所述至少两个电极(13)中的一个电极能够是所述立管装置(2)，并且其中，与电源(12)连接的所述电极(13)诱导有电流，以从所述立管装置(2)内部的水产生富氧氢气体，生成在向上的流中上升的气泡，减少立管(2)中的水柱的重量，从而减少所述出口(7)处的压力并且还将产生的水举升到立管(2)的顶部端部。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述电源(12)施加脉冲电信号以在所述电极(13)上引燃电弧，以产生富氧氢气体。


7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其中，使所述气体气泡与纯化水一起上升以在海平面上方、在海平面处或表面下水平处的罐或分离器(9、14)中进行提取，以用于不同应用，所述气体气泡是气体、蒸气和其他物质的气泡。


8.根据权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，在所产生的纯化水和气体进入到在海平面上方、在海平面处或表面下水平处的罐或分离器中的情况下，且在所述气体从所述纯化水中释放出来的情况下，将所述纯化水分配至消费者，并且将所述气体进行分配以进一步处理、再循环和存储，或者将所述气体分配至环境。


9.根据权利要求3所述的方法，其中，从海平面供应的压缩气体以下述量进入所述立管装置(2)，所述量施予的跨所述反渗透单元(1)的压力差等于或高于克服渗透压力所需的压力。


10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在下述水平处诱导电流：在该水平处，所生成的气泡使所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔·M·斯托佩斯塔德，罗尔夫·比格尔·班迪克森，
申请(专利权)人：托尔·M·斯托佩斯塔德，罗尔夫·比格尔·班迪克森，
类型：发明
国别省市：挪威;NO