【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及渗透膜中的结垢(也称为沉淀结垢)。更具体地，但非排他地，本专利技术涉及包括阻垢步骤的渗透方法例如渗透发电方法。
技术介绍
1、渗透工艺包括压力阻尼渗透(pressure retarded osmosis，pro)和正向渗透(fo)。这些工艺使用两种液流来操作，即，相对低盐度的原料液流和相对高盐度的汲取液流。汲取液流通过半透膜(水能通过而盐不能通过)的一侧(汲取侧)，而原料液流通过该膜的另一侧(进料侧)。由于原料液流与汲取液流之间的盐度差异，水通过半透膜从原料液流移动到汲取液流。
2、根据本专利技术的渗透方法依赖于两种液流的盐度差异以驱动水穿过膜移动。相比之下，反渗透(ro)依赖于静水压差以使溶剂逆着浓度梯度通过膜移动。出于这个原因，并且为了避免疑问，反渗透不是本文所使用的术语的渗透方法。
3、当汲取液流和原料液流在膜的表面上行进时，它们的性质将随着水经由膜进入或离开液流而改变。当水从原料液流流入汲取液流时，汲取液流的盐度随着在膜表面上行进的距离而降低。相反，当水流出原料液流并进入汲取液流时，原料液流中溶质的浓度随着在膜上行进的距离而增加。因此，当结垢矿物(例如含有元素si、ca、mg、fe、mn和/或ba的矿物)存在于原料液流中(并且不能经过膜)时，其浓度随着原料液流在半透膜表面上的行进而增加。通常，结垢矿物(以下称结垢剂)的最高浓度将出现在膜的进料侧的输出区域(例如，与膜的出口相邻的区域)。当结垢矿物的浓度超过工艺条件下的饱和浓度时，可能会发生膜结垢，这会影响渗透方法的效率。可以将膜取下进
4、防止结垢的常用方法是限制流过膜的流量，使得原料液流中任何结垢矿物的浓度不显著超过饱和度。然而，对于有效的和/或经济上可行的渗透方法，希望具有高水平的通过膜的水迁移。因此，提供这样的渗透方法将是有利的，其可以使用结垢剂浓度超过工艺条件下饱和浓度的原料液流，在膜进料侧的一个或多个区域中操作和/或有效操作更长的时间。
5、为了提高将发生沉淀的饱和浓度，可以将阻垢剂引入膜上游的原料液流中。然而这增加了预处理成本，并且仅能有限地增加工艺可进行操作的结垢剂浓度水平。
6、与上述的试图减缓结垢速率或降低结垢风险的方法相比，最近的开发集中在清洁已被污染的膜的方法上。例如us10005040(membrane recovery ltd)，其使用通过膜的水流的方向的逆转(通量)与膜的摇动相结合，例如经由脉冲式水冲程。us10005040的布置显著增加了工艺和实现工艺的系统的复杂性。提供一种能够在渗透方法中提供改进的结垢性能的更简单的方法和设备将是有利的。
7、本专利技术试图缓解上述问题。可替代地或附加地，本专利技术寻求提供一种改进的渗透方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种渗透方法，该方法包括：在第一时间段内，使汲取液流和原料液流通过渗透单元(第一渗透单元)。原料液流是盐度比汲取液流低并且其中溶解有至少一种结垢剂的含水液流。渗透单元包括允许水通过但不允许盐通过的半透膜。在第一时间段内，汲取液流经过膜的汲取侧，而原料液流经过膜的进料侧，使得水从原料液流穿过膜到达汲取液流，并且原料液流中结垢剂的浓度在半透膜的进料侧的区域中高于饱和度。在第二时间段内(例如，在整个第二时间段内)，汲取液流到膜的汲取侧的流速低于在第一时间段内提供到汲取侧的汲取液流的流速并且原料液流经过进料侧，使得在所述区域中结垢剂的浓度降低。
2、由此，根据本专利技术的方法包括阻垢步骤。在阻垢步骤(第二时间段)期间，原料液流被提供到膜的进料侧，但是与正常操作期间(第一时间段)的流量相比，到膜的汲取侧的流体的流量减少，使得进料侧上的结垢剂的浓度降低。
3、在不希望受理论约束的情况下，在汲取液流到膜的汲取侧的流动基本上停止(即基本上不向汲取侧提供流动)的情况下，水穿过膜的通量将继续，但随着时间的推移，汲取侧上的剩余流体随着水继续从原料液流流动变得更稀释，并且相应地，水穿过膜的通量最终降低。因此，当原料液流继续通过进料侧时，从原料液流中损失的水更少，并且所述区域中结垢剂的浓度降低。与简单地增加原料液流的流速相比，本专利技术具有优点，因为采用那种方法，总是会有一部分从原料液流穿过膜的水损失。相反，本专利技术可以允许原料液流在膜的入口和出口处具有相同的结垢剂饱和水平。
4、应理解的是，所述结垢剂的浓度可以通过降低而不是停止汲取液流的流速来降低。当使用单个渗透单元时，这允许该单元保持运行。同样，在不希望受理论约束的情况下，在汲取液流的流速降低的情况下，汲取流体在膜的汲取侧上的停留时间将增加，从而使得汲取流体的稀释增加并且在膜的出口处的渗透压降低。当原料液流到膜的流速在第一、第二时间段内相同时，这导致穿过膜的总通量(即，在进料侧的入口和出口之间的通行期间损失的流体体积)的降低，并且因此在所述区域中的结垢剂的浓度降低。应理解的是，当原料液流的流速在第一时间段和第二时间段之间不恒定时，可以实现总通量的类似减少，前提是适当地选择汲取液流流速的降低。
5、通过降低结垢剂的浓度，根据本专利技术的方法可以降低结垢的风险和/或发生结垢的速率。此外，根据本专利技术的方法可以有助于将所述区域中结垢剂的浓度降低到低于饱和度(参见下面的讨论)。
6、在汲取液流到膜的汲取侧的流速处于降低水平的同时使原料液流通过膜可以简单地在渗透系统中实现，例如通过操作位于汲取侧上游的附加阀或通过控制泵的操作来实现。因此，根据本专利技术的方法可以以机械地和操作简单的方式降低结垢的风险和/或速率。
7、附加地或可替代地，对于提供到膜的原料液流的给定流速，从原料液流穿过膜的水损失的减少将导致在膜的进料侧的出口处的流速增加。这种冲洗效果可以帮助去除积聚在膜的进料侧上的任何结垢，进一步降低结垢的风险和/或发生结垢的速率。
8、附加地或可替代地，穿过膜的通量的减少可以减少对积聚在膜的进料侧上的任何污垢(有时称为滤饼或污垢饼)的抽吸，使得原料液流能够带走污垢，从而降低结垢的风险和/或发生结垢的速率。
9、如本文所使用的，液流的流速是指体积流速。应理解，“提供到汲取侧的汲取液流的流速”和“汲取液流到膜的汲取侧的流速”是指液流在膜的汲取侧入口处的流速。
10、如本文所用，“原料液流”是指传递到膜的进料侧的液流，而“汲取液流”是指传递到膜的汲取侧的液流。向进料侧提供原料液流的流速是指向进料侧提供流体的流速。向汲取侧提供汲取液流的流速是指向汲取侧提供流体的流速。
11、原料液流中结垢剂的浓度可以降低至少5％，例如至少10％，例如至少20％，例如至少50％，例如至少75％。所述区域中原料液流中结垢剂的浓度可以降低到低于饱和度。仅作为示例，该工艺可以在第一时间段内操作，对于具有80％回收率的示例的结垢剂(例如二氧化硅)，饱和指数为2。回收率可以定义为(fin-fout)/fin，其中fin是原料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种渗透方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第二时间段的至少一部分时间内，使汲取液流到所述膜的汲取侧的流速基本为零。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，水从原料液流穿过所述膜到达汲取液流的过程产生稀释的汲取液流，并且在所述第二时间段的至少一部分时间内，从所述膜输出的所述稀释的汲取液流的至少一部分被再循环到所述膜的汲取侧，使得提供到所述膜的汲取侧的汲取液流的盐度低于在所述第一时间段期间的汲取液流的盐度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使汲取液流到所述膜的汲取侧的流速保持低于在所述第一时间段内提供到所述汲取侧的汲取液流的流速，直到在所述区域中所述原料液流中的所述结垢剂的浓度低于饱和度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述第二时间段期间，所述原料液流在第一方向上经过所述进料侧，直到在所述区域中所述原料液流中的所述结垢剂的浓度低于饱和度。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在所述第二时间段期间，使所述原料液流经过所述进料侧的方向从第一方向反转为
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，汲取液流到所述膜的汲取侧的流速保持低于在所述第一时间段内提供到所述汲取侧的汲取液流的流速，直到所述膜上的渗透压和液压在所述膜的表面积的至少一部分上达到平衡。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使汲取液流到所述膜的汲取侧的流速保持低于在所述第一时间段内提供到所述汲取侧的汲取液流的流速，直到在所述膜的表面积的至少一部分上的渗透压基本为零。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一时间段小于在所述区域中所述结垢剂沉淀的诱发时间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述汲取液流的流速在所述第二时间段结束时恢复为在所述第一时间段期间的流速。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在整个所述第二时间段内，所述原料液流提供到所述进料侧的流速基本保持恒定。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，周期性地重复第一时间段之后接着第二时间段的模式，在所述第二时间段内汲取液流的流速低于在所述第一时间段内汲取液流的流速。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一时间段或每个第一时间段持续至少5分钟，并且/或者所述第二时间段或每个第二时间段持续至少15秒，例如至少30秒。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述半透膜是中空纤维膜、板和框架，或螺旋缠绕膜。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述第二时间段期间：i)使汲取液流到所述汲取侧的流速保持(基本上)为零，并且ii)使所述汲取侧的汲取液流的液压保持在低于在所述第一时间段内汲取液流的液压的水平，直到所述膜上的渗透压和液压达到平衡，使得基本上没有穿过所述膜的净流量；然后
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过位于所述渗透单元的上游的汲取阀的位置改变降低使汲取液流到所述膜的汲取侧的流速。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
18.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述第三时间段之后，在第四时间段期间，使汲取液流到所述第一膜的汲取侧的流速与在所述第一时间段内提供到所述第一膜的汲取侧的汲取液流的流速基本没有变化，并且使汲取液流到所述第二膜的汲取侧的流速与在所述第一时间段内提供到所述第二膜的汲取侧的汲取液流的流速基本没有变化。
19.一种渗透方法，所述方法包括：
20.根据权利要求20所述的渗透方法，还包括，在所述膜上的渗透压和液压达到平衡之后，使原料液流经过所述半透膜的进料侧的流动方向从第一方向反转为相反的第二方向。
21.根据权利要求21所述的渗透方法，其中，在停止所述汲取液流的流动的同时发生所述流动方向的反转。
22.一种渗透方法，所述方法包括：
23.一种渗透系统，所述渗透系统被构造为执行根据前述权利要求中任一项所述的渗透方法，所述渗透系统包括所述渗透单元。
24.根据权利要求24所述的渗透系统，还包括至少一个汲取阀，所述汲取阀被布置成控制使汲取液流到所述膜的汲取侧的流速。
25.根据权利要求24或25所述的渗透系统，还包括进料阀组件，所述进料阀组件包括一个或多个阀，所述进料阀组件可操作以通过打开和/或关闭所述阀中的一个或多个而将原料液流的流动方向从第一...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种渗透方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第二时间段的至少一部分时间内，使汲取液流到所述膜的汲取侧的流速基本为零。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，水从原料液流穿过所述膜到达汲取液流的过程产生稀释的汲取液流，并且在所述第二时间段的至少一部分时间内，从所述膜输出的所述稀释的汲取液流的至少一部分被再循环到所述膜的汲取侧，使得提供到所述膜的汲取侧的汲取液流的盐度低于在所述第一时间段期间的汲取液流的盐度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使汲取液流到所述膜的汲取侧的流速保持低于在所述第一时间段内提供到所述汲取侧的汲取液流的流速，直到在所述区域中所述原料液流中的所述结垢剂的浓度低于饱和度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述第二时间段期间，所述原料液流在第一方向上经过所述进料侧，直到在所述区域中所述原料液流中的所述结垢剂的浓度低于饱和度。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在所述第二时间段期间，使所述原料液流经过所述进料侧的方向从第一方向反转为相反的第二方向，使得在所述区域中所述结垢剂的浓度降低到低于饱和度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，汲取液流到所述膜的汲取侧的流速保持低于在所述第一时间段内提供到所述汲取侧的汲取液流的流速，直到所述膜上的渗透压和液压在所述膜的表面积的至少一部分上达到平衡。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使汲取液流到所述膜的汲取侧的流速保持低于在所述第一时间段内提供到所述汲取侧的汲取液流的流速，直到在所述膜的表面积的至少一部分上的渗透压基本为零。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一时间段小于在所述区域中所述结垢剂沉淀的诱发时间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述汲取液流的流速在所述第二时间段结束时恢复为在所述第一时间段期间的流速。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在整个所述第二时间段内，所述原料液流提供到所述进料侧的流速基本保持恒定。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，周期性地重复第一时间段之后接着第二时间段的模式，在所述第二时间段内汲取液流的流速低于在所述第一时间段内汲取液流的流速。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一时间段或每个第一时间段持续至少5分钟，并且/或者所述第二时间段或每个第二时间段持...
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