[發明專利]使用反滲透膜系統產生淡水的方法和系統

在審

• 申請號: 201980017097.8
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN111819156A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 托爾·M·斯托佩斯塔德;羅爾夫·比格爾·班迪克森
• 申請（專利權）人: 托爾·M·斯托佩斯塔德;羅爾夫·比格爾·班迪克森
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;B01D61/02;C25B1/04;C02F103/08
• 代理公司: 成都超凡明遠知識產權代理有限公司 51258
• 代理人: 王暉;吳莎

該公開涉及通過浸入式膜系統中的需要膜系統上的壓力差的反滲透過程來產生淡水的方法和系統。通過在立管裝置(2)中于用于淡水的出口(7)的下游向該立管裝置(2)中引入氣體氣泡來提供壓力差。該系統包括：至少一個浸入式反滲透單元(1)，該浸入式反滲透單元具有用于水的入口(4)和用于淡水的出口(7)；從浸入式膜系統的出口(7)延伸到海平面處、海平面上方、或海平面下方的立管裝置(2)；以及為反滲透過程提供低壓力側的系統。

技術領域

本發明涉及一種使用浸入式膜系統中的需要膜系統上的壓力差的反滲透過程來產生淡水的方法和系統。該系統包括至少一個浸入式反滲透單元，該浸入式反滲透單元具有用于水的入口和用于淡水的出口；從浸入式膜系統的出口延伸到海平面處、海平面上方、或海平面下方的立管裝置；以及為反滲透過程提供低壓力側的系統。

背景技術

世界許多地區的淡水資源是有限的是公認的事實。還眾所周知，已經通過浸入式半透性反滲透膜系統來從海水產生淡水。該過程需要在膜的高濃度側施加高壓力，相較于海水而言用于淡水和微咸水的壓力較低，并且必須克服自然滲透壓力。反滲透的系統不僅可以淡化或清潔水，還可以去除水中的細菌、熱原、有機物、顆粒、膠體和其他不想要的物質。

已經提出將包括若干反滲透膜的一個或多個堆疊體浸入深峽灣或近海，以便利用這樣的深度處的靜水力學壓力作為用于反滲透過程的驅動力。US9,617,172公開了一種脫鹽系統，該脫鹽系統包括在海洋中被浸入處于一深度處的膜系統，該深度被選擇成提供靜水力學壓力和高壓力側，以用于生成反滲透以從海水產生淡水。脫鹽系統還包括布置在海平面上方的泵送系統，該泵送系統與膜系統流體連通，該泵送系統構造成將淡水泵送到表面并為反滲透提供低壓力側。該系統還包括用于將淡水輸送到陸地的系統和用于在陸地上存儲淡水的存儲系統。還公開了一種脫鹽方法，該方法包括以下步驟：在海洋中在一被選擇成提供靜水力學壓力的深度處提供多個反滲透膜盤；使用靜水力學壓力引導海水通過膜盤；收集被引導通過膜盤的淡水；將淡水泵送到海洋表面；然后將淡水輸送到陸地。

WO99/06323描述了一種用于海水脫鹽的方法和設備，該設備被定位在海平面下方，意在利用在至少250米深度處在半透性濾膜的一側上積累的靜水力學壓力，以便克服其為鹽水本身的特性的滲透壓力，而膜的另一側保持在大氣壓下。泵送操作僅減少到與從過濾獲得的淡水有關的操作。

首先在反滲透過程中提供低壓力然后將純化水輸送到海平面的過程是高能量消耗過程。減少浸入式反滲透用于產生淡水的能量消耗具有巨大潛力。減少該過程的透過側的壓力以便克服滲透壓力從而能夠在系統上產生淡水的需求需要能量，并且例如通過提供反滲透過程的低壓力側的泵來完成，并且是減少能量的潛在可能性的示例。此外，根據現有技術，產生的淡水至海平面并進一步至消費者的轉移通過能量消耗泵進行，并且是降低能量消耗的另一種可能性。

發明內容

在以下的整個說明書中，以下術語表示：

術語“入口”是指要被凈化的水進入膜系統的地方，其中水可以是海水、微咸水或其他被污染的水。

術語“出口”是指在膜系統上產生的淡水在膜系統的透過側進入的地方。

術語淡水是指產生的適于飲用的水和/或飲用水。

本發明基于利用反滲透以便使用浸入式膜單元系統從海水、微咸水和其他被污染的水產生適于飲用的水和/或飲用水。通過影響水柱的靜態重量，必須在反滲透單元的透過側進行所期望的壓力減少，該水柱將產生的水帶到海平面，其中在相反側上，提供了由于浸入式膜單元的水壓力引起的高壓力。

本發明的目的是在反滲透處理單元的出口側提供低壓力，以便創建克服滲透壓力所需的跨反滲透單元的必要壓力差，以能夠啟動和進一步運行該反滲透過程。

本發明的另一個目的是提供一種用于將產生的淡水從浸入式反滲透系統輸送到在海平面表面處、上方或下方的接收單元的系統。