用于水脱盐的设备和过程的利记博彩app
【专利说明】用于水脱盐的设备和过程
【背景技术】
[0001] 本发明涉及一种用于盐溶液的脱盐的过程。本发明还涉及一种用于执行此过程的 设备，以及所述过程或所述设备的如下使用，即：用于降低浓缩的盐溶液副产品的量，所述 浓缩的盐溶液副产品是反渗透膜脱盐设施的，或者存在于用于生产脱盐水、用于制盐、用于 电力和脱盐水的合作生产或用于空气调节的装置或设施或过程中。
[0002] 在本申请中，术语"盐溶液"表示包含至少一种溶解盐的任何水溶液，并且术语"第 一副产品流"表示从反渗透（R0)膜脱盐设施获得的浓缩的盐溶液副产品。浓缩的盐溶液 的其它示例包括海水、半咸水或矿井水。要注意的是，R0膜脱盐设施的盐溶液供给流和第 一副产品流，以及浓缩的盐溶液的其它上述示例，全部都包含至少一种溶解无机盐，通常为 NaCl〇
[0003] 淡水是公众和生活用水、农业中的灌溉和畜牧业以及工业上的多种过程所需要 的。在本申请中，术语"淡水"一般表示以具有低浓度的溶解盐和其它总溶解固体为特征的 水，并且特定地排除海水和半咸水。在一个实施例中，"淡水"表示包含小于3, 000 ppm的 溶解盐的水，优选包含小于1，〇〇〇 ppm的溶解盐的水，最优选包含小于500 ppm的溶解盐的 水。饮用水是淡水的一个示例。由于缺少均匀分布的淡水供应，因此在许多地区中有必要 通过对例如来自海洋的盐溶液的脱盐来获得淡水。在本申请中，术语"第一产品水流"表示 通过本发明的过程、设备或使用而获得的淡水。
[0004] 反渗透（R0)是用于水脱盐的最普遍的技术，并且反渗透脱盐设备和反渗透脱盐方 法在例如US 4, 115, 274或US 4, 125, 463中被公开。在膜分离过程中，通过将盐溶液加压 到超出其渗透压力，以及基本上使用膜从加压的溶液过滤出盐离子并且只允许水通过，从 所述溶液回收水。R0技术中主要的能量消耗源自对盐溶液的加压。当通过使用装置从排出 的浓缩盐溶液流(第一副产品流）回收机械压缩能量，来最小化由释放浓缩盐溶液的压力而 产生的能量损失时，能够有利地获得利用R0技术情况下的相对较低的能量消耗。由于R0 技术有利的经济性，它是用于脱盐的最普遍的商用技术，所述经济性主要源自相对有利的 能量消耗。
[0005] 尽管如此，R0技术也有其缺点。由于回收额外的淡水所需的压力随着盐溶液或盐 水流被浓缩而增加，因此R0系统的水回收率趋于变低。那么，特别是对内陆R0设施（inland R0 plants)而言，相关的另一个主要缺点则是处置来自R0设施的大量的浓缩盐溶液副产品 流(第一副产品流）的成本和环境影响。例如，盐溶液副产品通常被排出到海洋或内陆地表 水，或者被注入到深井中。这样的做法是不环保的，并且因此它们不再是可接受的。因此， 需要具有用于提高回收淡水的量、降低来自R0设施的第一副产品流(浓缩的盐溶液)的量并 且不引起对环境的额外危害的过程和设备。
[0006] 降低R0系统的第一副产品流的量的基于热的浓缩方法是已知的，例如US 4, 083, 781中公开的闪蒸方法、US 4, 434, 057中公开的强制蒸发方法以及US 5, 695, 643的 燃烧热蒸发方法。这样的基于热的浓缩方法具有如下缺点，即：能量消耗大，并且因此是非 常昂贵的。此外，它们是易受结垢及其相关联的热问题和机械问题影响的。可替代地，第一 副产品流可以通过具有较低能量成本的太阳池来浓缩，但此热力方法需要大量的土地和直 射阳光，并且遭受较低的生产率以及昂贵的和耗费时间的维护的影响。而且，因为灰尘的存 在可阻挡用于蒸发的阳光和/或表面区域，从而增加蒸发所需的时间，所以太阳能热力方 法并不适用于所有的地区和/或气候。此外，在太阳池的情况下，对于环境而言，蒸发的水 损失了，并且它随后不可用作饮用水的供应。最后，有毒成分，例如硫基化合物，可以蒸发并 被转移到环境，从而导致EHS问题。
[0007] 对处理R0系统的第一副产品流而言，电渗析方法也是已知的。例如，集成的R0和 电渗析系统从EP 2 070 583 A2是已知的，并且US 6, 030, 535的方法使用了电渗析单元和 蒸发器的组合来处理来自R0系统的浓缩的盐溶液副产品流。但是，电渗析方法遭受对膜污 染和结垢敏感的缺点，并且它们还需要大量的直流电，而它们的电场仅能够移除离子组分。 综上所述，需要具有降低R0系统的浓缩的盐溶液副产品流的量的过程和设备，所述过程和 所述设备具有降低的能量需求，无需大型基础设施并且不易受膜污染的影响以及具有对结 垢的降低的敏感性。
【发明内容】
[0008] 从所述现有技术开始，本发明的目的在于提供一种用于降低来自R0设施的第一 副产品流的量的过程。本发明的另外的目的包括提供一种适于在所述过程中使用的设备， 以及所述过程或所述设备的如下使用，即：用于降低第一副产品流的量，所述第一副产品流 是反渗透膜脱盐设施的，或者存在于用于生产脱盐水、用于制盐、用于电力和脱盐水的合作 生产或用于空气调节的装置或设施或过程中。
[0009] 根据本发明，这些目的通过一种用于使水脱盐的过程来实现，所述过程包括如下 步骤：（i)在第一脱盐步骤中，将盐溶液的供给流传送通过包括至少一个反渗透脱盐单元 的反渗透膜脱盐设施，以形成：相对于所述盐溶液的供给流的盐浓度而言具有降低的盐浓 度的第一产品水流，以及相对于所述盐溶液的供给流的盐浓度而言具有提高的盐浓度的第 一副产品流，其中，（ii)在第二脱盐步骤中，第一副产品流被传送通过悬浮结晶单元，以形 成：相对于第一副产品流的盐浓度而言具有降低的盐浓度的第二产品水流，以及相对于第 一副广品流的盐浓度而目具有提尚的盐浓度的第 > 副广品流。
[0010] 根据本发明，这些另外的目的首先通过如下设备来实现，所述设备包括：反渗透 (R0)膜脱盐设施，所述反渗透膜脱盐设施包括至少一个反渗透脱盐单元，所述反渗透脱盐 单元具有用于盐溶液的供给流的入口、用于第一产品水流的出口、用于第一副产品流的出 口，其中，用于第一副产品流的出口与悬浮结晶单元的入口流体连接，所述悬浮结晶单元具 有用于第二产品水流的出口以及用于第二副产品流的出口。所述设备根据本发明来使用， 用于降低第一副产品流的量，所述第一副产品流是反渗透膜脱盐设施的，优选为内陆脱盐 设施，或者存在于用于生产脱盐水、用于制盐、用于电力和脱盐水的合作生产或用于空气调 节的装置或设施或过程中。
[0011] 本发明借助于如下方式来实现这些目的，并且提供对此问题的解决方案，即：在第 二脱盐步骤中，将第一副产品流传送通过悬浮结晶单元，以形成：相对于第一副产品流的盐 浓度而言具有降低的盐浓度的第二产品水流，以及相对于第一副产品流的盐浓度而言具有 提高的盐浓度的第二副产品流。结果，具有相对高的盐浓度的R0膜脱盐设施的第一副产品 流进一步通过悬浮结晶被容易地浓缩，以得到降低的量的高盐浓度溶液(废弃的浓缩盐水） 作为第二副产品流以及具有降低的盐浓度并且因此适于再循环或其它应用的第二产品水 流。因此，总的废弃量显著降低。
[0012] 此外，第二产品水流可以有利地具有饮用水的质量，以提高所述过程的生产率。可 替代地，第二产品水流可以被有利地供给至到R0膜脱盐设施的盐溶液的供给流，以便降低 其硬度并且因此降低结垢的风险。
[0013] 通过本发明的方法对来自R0膜脱盐设施的第一副产品流进一步浓缩，允许随后 容易地降低高盐废弃物流的量以及改进整个脱盐过程的生产率。例如，使用本发明允许高 盐流(废弃物)的量降低超过80%，并且剩余的少量高度浓缩的盐溶液废弃物(第二副产品流 或第三副产品流）可以随后通过常规手段(例如，蒸发）容易地处理。
[0014] 然后，令人惊奇地实现了这些结果，而无需较高的能量消耗或大型基础设施，并且 其中结垢的风险降低。
[0015] 在本发明的过程和设备的特别优选的实施例中，所述悬浮结晶单元是多级逆流结 晶单元，例如，如在US 6, 719, 954 B2中所公开的。
[0016] 在一个优选实施例中，所述过程包括附加的步骤，其中，在第三脱盐步骤中，所述 悬浮结晶单元的第二副产品流被传送通过静态结晶单元或者通过相同的悬浮结晶单元或 第二悬浮结晶单元，以形成：相对于第二副产品流的盐浓度而言具有降低的盐浓度的第三 广品水流；以及相对于第>副广品流的盐浓度而目具有提尚的盐浓度的第二副广品流。此 附加的步骤进一步降低了第一副产品流的量以及提高了所述过程的生产率，并且，通过在 一个特别优选的实施例中将第三产品水流供给到第一副产品流中，或者将它供给到所述R0 膜脱盐设施中，所述第三产品水流可以被有利地再循环，以便降低操作成本。
[0017] 同样，所述设备的优选实施例还包括静态结晶单元或第二悬浮结晶单元，所述静 态结晶单元或第二悬浮结晶单元具有：与用于所述悬浮结晶单元的第二副产品流的出口流 体连通的入口；以及用于第三产品水流和第三副产品流的出口，以实现相关联的过程实施 例的先前所讨论的益处。类似地，用于第三产品水流的出口可以有利地与第一副产品流流 体连通。
[0