高效回收飲用水方法
2023-06-06 09:09:16 1
高效回收飲用水方法
【專利摘要】本發明公開了一種方法，其使用反滲透（RO）或納濾（NF）膜和離子交換（IX）水軟化樹脂以最大化生產飲用水、淨化工業用水或循環利用的城市或工業廢水。所述膜和離子交換單元的構造能夠使系統在90%-99%的高滲透回收率下運行，從而生產淨化飲用水，其排出最小量的廢水，並具有非常低的膜清洗或膜更換頻率。該方法降低了膜汙垢和結垢，並使水處理化學藥品的使用最少化，包括酸性和鹼性溶液及再生IX樹脂通常需要的氯化鈉鹽。該方法通過更有效地以及更經濟的方式生產飲用水，相對於「全屋RO」飲用水現有技術提供了明顯改進，在現有技術中，膜滲透回收率通常限制在30%-50%的範圍內。
【專利說明】高效回收飲用水方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本發明要求2011年8月17日提交的美國臨時專利申請61/524，554的優先權，該申請通過引用整體併入本文中。
【技術領域】
[0003]本發明主要涉及基於膜的水淨化過程。特別是，本發明包括為提高用於淨化飲用水的「全屋R0」系統的效率設計的方法、工序和系統。
【背景技術】
[0004]硬度前體如鋇、鈣、鎂、鐵、矽、碳酸鹽和碳酸氫鹽、氟化物、硫酸鹽常在地表水源、水井和地下蓄水層和含水的工業排放物例如冷卻塔排出物中找到。
[0005]這些微溶的汙染物限制了經反滲透(RO)和納濾(NF)膜淨化、脫鹽的滲透液的百分回收率，因為它們在濃度大時傾向於形成結垢化合物，沉積在膜的表面並縮短其使用壽命或需要非常頻繁地清洗膜。
[0006]簡單的RO膜系統通常會達到大約70%的最大滲透回收率。傳統家庭型RO系統也稱為全屋RO系統，通常以25%-50%的滲透回收率運作。但是，在這些低滲透回收率下，每產生I加侖的淨化或脫鹽的飲用水會浪費1-3加侖的水。這種低膜滲透回收率旨在完全降低汙垢物質(包括天然有機物質、膠體物質和結垢化合物)的積聚，從而減少維護並降低清洗和更換昂貴的RO膜 的頻率。這種低膜滲透回收率還使設計人員能夠簡化RO系統設計，因其不使用預處理化學藥品和膜清洗化學藥品。但是，這些優點被這些基本家庭或「全屋」RO系統差的性能所抵消，因為這些系統產生大量廢棄的RO廢水，並且其使用的入流水(例如自來水或井水)的體積比最終用戶實際消費的體積大得多。在這種方式下，任何節省下來的系統成本都被更高成本的入流水和汙水排放成本所抵消。
[0007]目前在這些家庭RO系統設計中的改進包括在一些「全屋」RO系統中，在經RO膜處理前，使用離子交換軟化樹脂作預處理，以除去入流水帶來的硬度，從而使RO膜可以達到較高的滲透回收率。這些改進系統的RO滲透回收率達到60%-70%，但仍舊浪費30%-40%的入流水作為RO廢水排出。此外，水軟化劑離子交換樹脂必須周期性再生，再生過程通過使用高達10%強度的商業(即氯化鈉)鹽溶液以保證有效再生，漂洗IX樹脂並在再生循環之間恢復樹脂容量。進一步，其必須使用淡水或高質量RO滲透液來製備再生鹽溶液，從而淨化水的淨回收率進一步再降低2-5%，同時浪費昂貴的化學製品並將鈉和氯離子釋放到接收的地表水中，對環境和人的健康造成不利影響。
[0008]除了上述說明，還值得注意的是，過去開發合適RO系統的嘗試已關注以下方面:提高膜處理產出水的回收率，通過使用RO濃縮液，使得作為RO預處理的SAC IX樹脂再生，來解決與商業鹽有關的問題，儘管人們在這個領域作出了很多努力，但是這些處理仍然低效。例如，它們不能夠在獲得高度理想範圍的膜系統產出水回收率(即>90%，甚至>95%)的同時再利用膜濃縮液來使IX樹脂再生，從而進一步提高淨產出水回收率以及排除用於使IX樹脂再生的商業鹽的使用。同樣已知的是，與地表水相關以及更特別地與地下水相關的入流水的質量，特別是總溶解固體(TDS)和硬度濃度及其它多價陽離子和二氧化矽的濃度會隨時間(例如五年時間)變化。因此，之前在RO領域的工作不能解決入流水質量變化性的問題，也不能解決對可靠的過膜前和過膜後的水軟化能力的需要，以使硬度和其它膠體多價離子對膜滲透流量的不利影響最小化。本發明符合這些和其他需求。
【發明內容】
[0009]本發明通過提供一改進的經濟的系統和方法用於淨化地表水、地下水、城市和工業廢水，生產淨化的或脫鹽的飲用水或工業用水，解決了正在發生的長期感到的需要。取決於入流水的TDS，所述系統和方法獲得大於入流水體積的90%甚至大於95%的高產出水回收率，同時其使用膜濃縮液來再生IX樹脂，從而避免了使用商業鹽。
[0010]這一發明同時結合了增強的預處理和過膜後處理，以能夠控制汙垢和結垢物質，從而有助於膜系統以最小的膜清洗或更換頻率長期運作。通過這種方式，本發明節約了入流水和廢水處理成本，還減少了化學藥品對環境的不利影響。作為維護低和水成本減少的結果，本發明理想地適用於家庭、餐館、多元住宅和商業建築、灌裝水廠和食品飲料製造廠。在這方面，本發明提供了一飲用水系統和一方法，其中通過從入流水和膜濃縮液中連續除去汙垢和結垢化合物，然後循環利用低硬度膜濃縮液並與入流水共混，膜滲透回收率得到最大化。
[0011]本發明包括一方法，其使用RO或NF膜和IX軟化樹脂以使飲用水、淨化的工業用水或回收淨化的城市或工業汙水的生產最大化。特別是，本發明提供了一種經濟和環境高效的方法和系統，其將飲用純淨水和可飲用水供應至家庭、公寓樓、辦公樓及商業和工業綜合體，同時產生並排放最小量的廢水。這是通過減少結垢和連續使用膜濃縮液或廢流來再生IX樹脂實現的。這將最大限度地減少或消除淡水和商業鹽的使用，從而改進方法的經濟性並減少其對環境的不利影響，所述淡水和商業鹽通常用來在常規的水軟化器中再生IX樹脂。`
[0012]本發明的一個目標是以防止結垢物質和其它膠體、汙垢物質在用來淨化水的膜表面上形成和積聚的方式，使用離子交換水軟化樹脂以從入流原水和膜濃縮液中同時除去微溶的硬度陽離子包括鈣、鎂、鋇、鐵和鋁。
[0013]本發明的另一個目標是處理入流地表水、城市水、井水和半鹹水，並生產脫鹽的淨化水，其中膜滲透回收率在90%-99%的範圍內。
[0014]本發明的另一個目標是生產一膜濃縮液，以及使用該膜濃縮液來再生水軟化離子交換樹脂，所述膜濃縮液具有足夠高的鹽度，以碳酸鈣計1，000mg/L的總溶解固體(TDS)濃度。在這種方式下，因直接使用膜濃縮液來再生IX樹脂，本發明減少了 1-5%的補足鹽濃度需要消耗的清潔水。此外，通過使用濃縮液來再生IX樹脂，不需要使用大量的商業(氯化鈉)鹽，從而降低了與生產淨化水相關的運作成本，以及降低了與使用商業鹽相關的不利環境影響。
[0015]本發明的另一個目標是以足夠高的比率循環利用IX軟化的膜濃縮液以防止汙垢物質和結垢化合物在膜表面的形成和沉積，同時獲得90%-99%的滲透回收率。
[0016]本發明的這些目標和其它目標通過說明書、權利要求和附圖來說明。【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1描繪了通過使用兩個IX水軟化樹脂柱與RO或NF膜系統、阻垢劑配量單元和大量的機動化的自動切斷閥、止回閥(總稱為「控制閥」)及流量和壓力調節器，可以交替使用兩個IX樹脂柱中的一個，在開始時作為過膜前水軟化系統以從入流水中除去大部分硬度，以及在之後作為過膜後水軟化系統以從高TDS膜濃縮液中除去洩漏的或殘留的預濃縮硬度。該設計還能夠運作以生產滲透回收率高的淨化水，同時還能利用膜濃縮液使失效的IX樹脂再生。
[0018]圖2是高效回收飲用水工序(即IXA-0R-1XB，常規水生產循環，模式I)的主要實施方案的示意圖，其中使用IX水軟化樹脂IXA (16)來除去入流水I的大部分硬度，使用膜系統8來淨化水和生產產出水9，以及在循環利用和與IX處理過的入流水共混之前，使用IXB
(25)來除去膜濃縮液27中的任何殘留(經預濃縮的)硬度和其它汙染物，以獲得進一步的滲透水回收率。
[0019]圖3是高效回收飲用水工序(即IXB-0R-1XAR)的第二個實施方案的示意圖，其包括同時進行的水生產和IX樹脂再生循環，模式I。在這種情況下，IXAR是指在再生模式中使用IXA樹脂柱。由於入流水軟化樹脂(IXA)的活性交換容量比膜濃縮液軟化器(IXB)消耗得更快，IXA將首先失效，而IXB則繼續具有可用的水軟化容量。因此，切換流動方向，使得入流水I首先被引入IXB (25)以除去大部分硬度，然後進行膜系統淨化8以生產產出水
9。兩個IX樹脂柱IXA和IXB之間的自動切換基於一定時器、基於處理過的水體積或基於經IX處理的水的硬度而進 行。由於IXA樹脂16的活性容量已被消耗(即IXA失效)，RO膜濃縮液19在壓力下或通過緩衝(鹽水)罐被引至失效的IXA樹脂柱16，在柱16中，儲存的硬度與RO濃縮液中的單價離子交換，從而使IXA樹脂再生，並使其準備好用於下一常規水生產循環(模式2)。如果需要定期進行，可往鹽水罐(未顯示在圖3中)中加入氯化鈉(商業鹽)來增強RO濃縮液，旨在釋放任何積聚的硬度離子，從而維持IX樹脂的水軟化效果。
[0020]圖4是高效回收飲用水工序(即IXB-R0-1XA，常規水生產循環，模式2)的第三個實施方案的示意圖，其中IX水軟化樹脂IXB (25)繼續除去入流水I中的大部分硬度和其它汙染物，並使用膜系統8來淨化水以生產產出水9。在這種運作模式下，使用新鮮再生的IXA樹脂16來除去膜濃縮液27的任何殘餘(預濃縮的)硬度和其它汙染物，然後通過回收並與IX處理過的入流水共混以獲得進一步的滲透水回收率。
[0021]圖5是高效回收飲用水工序(即IXA-R0-1XBR，水生產和IX樹脂再生循環，模式2)的第四個實施方案的示意圖，其包括同時的水生產和IX樹脂再生，模式2。當IXB樹脂25失效時，入流水I自動被引回至IXA樹脂柱16以除去大部分硬度，然後進行膜系統淨化8以生產產出水9。由於IXB樹脂25的活性容量已被消耗(即失效)，RO膜濃縮液19在壓力下或通過緩衝(鹽水)罐引至失效的IXB樹脂柱25，在樹脂柱25中，儲存的硬度交換成RO濃縮液中的單價離子，從而使IXB樹脂再生並使其準備好用於下一水生產循環(模式I)。
【具體實施方式】
[0022]本發明提供了用於水淨化的方法、系統和裝置，其特別適用於淨化飲用水，意即目的是用於和/或適合用於人類消耗的水。在各個實施方案中，本發明提高了 RO或NF滲透回收率，從而減少了產生的膜廢水的排出體積，以及減少了進入的水體積，從而減少了飲用水系統每年的運作成本。本發明還可用於工業用水的處理、脫鹽或淨化，以及工業和城市廢水的回收。因此，本發明廣泛適用於各種不同來源的水的淨化。
[0023]本發明的高效回收飲用水工序在圖1中大致說明，圖1描繪了一通用高效回收飲用水系統/工序，而與該工序的四個代表性運作循環或模式相關的流動路徑在圖2-5中分別用粗線突出顯示。
[0024]本發明克服了與現有技術「家庭」或「全屋」RO系統和其它高回收率膜工序相關的明顯限制，提供了一高效經濟的可行的自動工序，其中通過不使用淡水、氯化鈉或其它化學物質，膜滲透回收率得到最大化，在再生IX樹脂中一般需要上述物質。
[0025]本發明公開的全部範圍包括上下限、上下限之間的每個整數，以及公開的最寬範圍內的每個子範圍。因此，在非限制性實施例中，90%-99%的範圍包括90%-98%、91%-99%、92%-99%、92%-98%等，使得涵蓋90%_99%範圍內的每一可能的子範圍並包括90%_99%這個範圍。這一點適用於本發明公開的所有範圍，不管該範圍的測量單位是什麼。作為一非限制性實施例，l-5mg/L的範圍包括l-4mg/L、2-5mg/L等，本發明公開的範圍的每一數值包括精確至第一個小數位的所有數字。因此，作為一個非限制性實施例，90%包括90.1%、90.2%、90.3%，等等。
[0026]如圖1本發明大致說明中所示，通過使用兩個IX水軟化樹脂柱連接RO或NF膜系統、阻垢劑配量單元、鹽增加鹽水罐(未顯示)以及多個機動化自動切斷閥、止回閥及流量和壓力調節器，可以交替使用兩個IX樹脂柱中的每一個。因此，IX樹脂柱一開始用作過膜前水軟化系統以除去入流水中的大部分硬度，然後用作過膜後水軟化系統以除去高TDS膜濃縮液中的洩漏或殘餘預 濃縮硬度。通過這種方式，可以連續除去任何積聚的預濃縮的硬度以及可能通過預軟化IX樹脂洩漏的其它多價離子。
[0027]通過結合過膜前軟化和過膜後軟化IX樹脂，RO或NF膜不易受表面積垢和結垢(由於預軟化IX樹脂的硬度去除性能受到意外破壞而產生)的影響。因此，膜可以容許硬度和其它多價陽離子小於100%的去除效率，而不會對RO或NF膜的滲透流量造成不利影響，因為過膜後軟化樹脂會除去來自過膜前軟化樹脂的任何「洩漏的」硬度。
[0028]相比之下，以前存在的系統總是需要IX樹脂接近100%的硬度去除效率。此外，通過下面詳細描述的四個運作循環的方式運行這兩個IX樹脂柱和RO或NF膜系統，可以連續不中斷地生產淨化飲用水、可飲用水或工業用水，同時使排出的廢水最小化。此外，通過這種方式運行IX和膜系統，可以最小化或完全不需要清洗膜，並將膜更換的頻率減少至5年一次，與此相對，以前的系統為3年一次。
[0029]高效回收飲用水膜系統可作為第一僅有的膜階段，或者如果入流水已通過一現有的RO或NF膜系統進行處理，那麼本發明的膜系統可作為第二階段膜系統，從現有第一階段取出濃縮液並進行淨化，從而獲得90%-99%範圍內的改進的滲透回收率。
[0030]通過使用圖1中描繪的相同多用途工序設計、裝置和部件，本發明通過以下四個水淨化循環獲得改進的膜滲透回收率:
[0031]IXA-RO-1XB (常規水生產循環，模式1，圖2)
[0032]IXB-R0-1XAR (水生產和IX樹脂再生循環，模式1，圖3)
[0033]IXB-RO-1XA (常規水生產循環，模式2，圖4)[0034]IXA-R0-1XBR (水生產和IX樹脂再生循環，模式2，圖5)
[0035]在這種方式下，取決於入流水的TDS，可連續獲得90%_99%範圍內的高淨產出水回收率，同時不需要使用商業鹽。現有技術使用淡水或膜滲透液來構成鹽溶液作為鹽水漂洗以使IX樹脂再生，作為替代，可使用TDS>1000mg/L和一般>2000mg/L的相對無硬度膜濃縮液，從而減少系統廢水的淨體積。為了將二氧化矽帶來的結垢潛在性減到最低，可將l_5mg/L合適低劑量的高效阻垢劑注入入流水中。
[0036]按照本發明，入流水I可為自來水、井水或地表水，當使用自來水作為入流水時，其可首先經過濾除去懸浮固體和膠體物質，然後通過顆粒活性碳(GAC)柱處理以除去自由
5? O
[0037]如圖2的示意圖所示，其為高效回收飲用水工序發明的一個主要實施方案(SPIXA-R0-1XB，常規水生產循環，模式1)，通過自動關閉機動化閥門MV2和MV21以及打開MV14，經過濾的脫氯入流水I被引入水軟化器IXA (16)。在水淨化系統的各個電路中適當地設置止回閥可防止經IXA處理的入流水流繞IXA樹脂柱再循環，並可防止所述經IXA處理的入流水繞過膜系統8和通過MV22向上流過IXB樹脂柱。通過選擇所述常規水生產循環(模式I )，止回閥通過其固有的位置迫使所述經IXA處理的入流水通過泵6和流量調節閥7穿過膜系統8。
[0038]IXA樹脂16和IXB樹脂25選自包括強酸陽離子交換樹脂(SAC)、弱酸陽離子交換樹脂(WAC)和螯合型樹脂的組。這些IX樹脂是用於從入流水I和膜濃縮液27中分別選擇性地高效去除硬度及其它二價和多價離子。IXA和IXB樹脂選擇性除去的微溶陽離子包括鈣、鎂、鋁、鋇、鐵和錳，從而分別產生經預處理的入流水和處理後的膜濃縮液，它們幾乎完全沒有這些微溶陽離子(即以碳酸鈣計，硬度<5mg/L以及通常<lmg/L)。
[0039]除去經預處理的入流水I中的大部分硬度和其它多價離子後，在4中加入少量的l-5mg/L範圍內的聚合物阻垢溶液，以減少二氧化矽汙垢形成，因為二氧化矽的溶解性在中性PH下根據溫度在100-120mg/L範圍內變化。然後將預處理過的入流水通過具有5微米最小標稱過濾效率的筒式過濾器5進行過濾，以除去殘餘膠體物質和生產經預處理的入流水18，其具有5的最大15分鐘汙染密度指數(SDI15)以及2_3的理想SDI。
[0040]經預處理的入流水30與經IXB軟化的再循環膜濃縮液27共混，並作為水流18引入膜系統8中以淨化水並產生脫鹽的產出水9和膜濃縮液10，產出水9包含低濃度的可溶的總溶解固體(TDS)，通常〈10mg/L，而膜濃縮液10包含大多數分散的可溶離子和非離子物質。膜系統8可使用反滲透膜(RO)或納濾膜(NF)。
[0041]如前所述，流率等於入流水流率的10%_100%的相當一部分的膜濃縮液27通過流量和壓力調節閥31和機動化閥MV23經過IXB樹脂柱25進行循環利用，其中所述膜濃縮液的積累硬度被樹脂除去。由此產生的低硬度膜濃縮液與經IXA處理的入流水30共混，如前解釋的，合併的低硬度入流18被引入膜系統8中以獲得90%-99%的高總飲用水回收率。來自IXA樹脂16的任何洩漏硬度或其它汙垢和結垢化合物被IXB除去，防止積累和沉積在膜表面上。通過這種方 式，可以維持無結垢和無汙垢物的膜表面，維持高滲透流量並能在滲透回收率為入流水流率的90%-99%範圍內運作，同時最小化膜清洗頻率並延長可用膜使用壽命O
[0042]以這種方式運作還可大幅減少每年的運作成本，因為90%_99%的入流水都用作產出水，從而與現有技術全屋RO系統相比，將購買水的成本降低多達30%-40%，所述現有技術全屋RO系統通常以50%-70%的滲透回收率運作。此外,汙水處理的成本和排汙收費也減少了，因為與現有技術全屋RO系統需處理30%-50%的廢水體積相比，只需處理1%_10%的廢水體積。膜廢水流的實際體積由最大可獲得的系統滲透回收率百分比確定。這被入流水中的二氧化矽濃度限制，如果沒有限制，其由可溶離子(即鈉、鉀、氯、碳酸氫鹽等)帶來的滲透壓和運作溫度以及最大膜系統設計壓力確定。
[0043]例如，下面的表1顯示了全屋高回收率單個4英寸X 40英寸RO元件飲用水樣機在10個月的試驗期間六個試驗方案的總結。這個性能總結顯示了系統的產出水回收率和水質對運作溫度和壓力以及入流水TDS的依賴。表1中的試驗利用總硬度為中等至高的氯化的安大略湖城市飲用水作為入流水進入高效回收飲用水樣機中:
[0044]表1本發明飲用水高回收率方案的實施例
[0045]
【權利要求】
1.一種圖1所示的高效回收飲用水系統，其處理入流地表水或半鹹水或城市處理水或它們的組合，產生的反滲透膜滲透回收率在入流水體積的90%-99%範圍內，包括: a)第一過膜前離子交換(IX)水軟化樹脂柱，以除去入流水中的大部分硬度和其它多價陽離子； b)反滲透(RO)膜系統,用於淨化水； c)第二過膜後濃縮液硬度修飾IX樹脂柱，以除去洩漏的預濃縮硬度和其它多價離子； d)阻垢劑測量單元或二氧化矽隔離單元，以防止矽垢形成； e)筒式過濾器，最大標稱過濾孔隙度為5微米； f)一個或多個加壓泵，用以將所述水加壓和轉移到所述膜系統和所述IX樹脂柱； g)鹽水罐，以收集所述膜濃縮液並通過添加鹽增強所述膜濃縮液的離子強度； h)控制閥，選自自動機動閥、電磁閥、氣動關閉閥及它們的組合，其中控制閥以預定順序自動打開和關閉。
2.根據權利要求1所述的高效回收飲用水工序，其中通過自動打開和關閉控制閥，液流被引導通過圖2中的粗線，所述打開和關閉以這樣一種方式和這樣一種定時運作順序進行以提供過膜前IX軟化、RO淨化和過膜後IX硬度修飾(IXA-RO-1XB過程)，其被稱為常規水生產循環(模式I)，包括: a)將預過濾和脫氯的入流水引入兩個IX水軟化樹脂柱中之一IXA以除去硬度和其它多價陽離子並產生總硬度以碳酸鈣計<5mg/L的低硬度入流水； b)將所述低硬度入流水與回收`的低硬度膜濃縮液共混，以產生共混低硬度入流水； c)通過添加阻垢劑或使通過二氧化矽阻隔單元，以及通過5微米筒式過濾器過濾，對所述共混低硬度入流水進行預處理，以產生預處理共混低硬度入流水，其汙染密度指數SDI15l，000mg/L的所述膜濃縮液在其自身壓力下以所述入流水比率的10%-100%的比率引入到第二 IX水軟化和硬度修飾柱IXB中，以產生循環利用的低硬度膜濃縮液，其總硬度以碳酸鈣計<5mg/L ； h)繼續在所述常規水生產循環(模式I)中運作所述高效回收飲用水工序一段時間； i)可選地延續h)中的時間段，以獲得失效的過膜前軟化樹脂IXA。
3.根據權利要求1所述的高效回收飲用水工序，其中通過自動打開和關閉控制閥，所述液流被引導通過圖3中的粗線，以這樣一種方式和這樣一種定時運作順序自動打開和關閉控制閥以提供過膜前IX軟化、RO淨化和使用膜濃縮液的失效的IX樹脂再生(IXB-R0-1XAR過程)，稱為水生產和IX樹脂再生循環(模式I )，包括: a)將預過濾和脫氯的入流水引入兩個IX水軟化樹脂柱中之一IXB以除去硬度和其它多價陽離子並產生總硬度以碳酸鈣計l，000mg/L的所述膜濃縮液在其自身壓力下或經由所述鹽水罐和所述加壓泵，以足夠高的流率和足夠高的TDS，引入所述失效的IXA樹脂中，以完全除去所述失效的IXA樹脂中的硬度和其它多價離子，並產生新鮮的再生IXA樹脂柱和少量的失效IX再生劑廢物； f)除去所述再生IXA樹脂柱中的所述失效IX再生劑廢物，將所述失效IX再生劑廢物與一部分所述膜濃縮液混合以產生比率為所述入流水比率的1%_10%的膜處理廢水流，以及處理所述膜處理廢水流； g)繼續以所述水生產和IX再生循環(模式I)運行所述高效回收飲用水工序，直至所述失效的IXA樹脂再生，從而製備所述再生IXA樹脂柱用於所述常規水生產循環(模式2)。
4.根據權利要求1所述的高效回收飲用水工序，其中通過自動打開和關閉控制閥，所述液流被引導通過圖4中的粗線，以這樣一種方式和這樣一種定時運作順序自動打開和關閉控制閥以提供過膜前IX軟化、RO淨化和過膜後IX硬度修飾(IXB-RO-1XA過程)，稱為常規水生產循環(模式2)，包括: a)將預過濾和脫氯的入流水引入兩個IX水軟化樹脂柱中之一IXB以除去硬度和/或其它多價陽離子並產生總硬度以碳酸鈣計<5mg/L的低硬度入流水；b)將所述低硬度入流 水與回收的低硬度膜濃縮液共混，以產生共混低硬度入流水； c)通過添加阻垢劑或使通過二氧化矽阻隔單元，以及通過5微米筒式過濾器過濾，對所述共混低硬度入流水進行預處理，以產生預處理共混低硬度入流水，其汙染密度指數SDI151000mg/L的所述膜濃縮液在其自身壓力下以所述入流水比率的10%-100%的比率引入第二 IX水軟化和硬度修飾柱IXA中，以產生循環利用的低硬度膜濃縮液； h)繼續在所述常規水生產循環(模式2)中運作一段時間； i)可選地延續h)中的時間段，直到過膜前軟化樹脂IXB失效，以獲得失效的軟化樹脂IXB。
5.根據權利要求1所述的高效回收飲用水工序，其中通過自動打開和關閉控制閥，所述液流被引導通過圖5中的粗線，以這樣一種方式和這樣一種定時運作順序自動打開和關閉控制閥以提供過膜前IX軟化、RO淨化和使用膜濃縮液的失效的IX樹脂再生(IXA-R0-1XBR過程)，稱為水生產和IX樹脂再生循環(模式2)，包括: a)將預過濾和脫氯的入流水引入兩個IX水軟化樹脂柱之一 IXA以除去硬度和其它多價陽離子並產生總硬度以碳酸鈣計l，000mg/L的所述膜濃縮液在其自身壓力下或經由所述鹽水罐和所述加壓泵，以足夠高的流率和足夠高的TDS，引入所述失效的IXB樹脂中，以完全除去所述失效的IXB樹脂中的硬度和其它多價離子，並產生新鮮的再生IXB樹脂柱和少量的失效IX再生劑廢物； f)除去所述再生IXB樹脂柱中的所述失效IX再生劑廢物，將所述失效IX再生劑廢物與一部分所述膜濃縮液混合以產生比率為所述入流水比率的1%_10%的膜處理廢水流，以及處理所述膜處理廢水流； g)繼續以所述水生產和IX再生循環(模式2)運作所述高效回收飲用水工序一段時間； h)可選地延長g)中的時間段，直至所述失效的IXB樹脂再生，從而製備所述再生IXB樹脂柱用於所述常規水生產循環(模式I)。
6.根據權利要求1所述的高效·回收飲用水工序，其中所述膜為納濾膜。
7.根據權利要求1所述的高效回收飲用水工序，其中所述離子交換水軟化樹脂為鈉型強酸陽離子交換樹脂(SAC)、弱酸陽離子交換樹脂(WAC)或螯合離子交換樹脂。
8.根據權利要求1所述的高效回收飲用水工序，其中所述兩個離子交換樹脂柱構造用於順流再生或對流再生。
9.根據權利要求1所述高效回收飲用水工序，其中所述離子交換樹脂為凝膠型大孔傳統樹脂或扁殼樹脂。
10.根據權利要求1所述的高效回收飲用水工序，其中通過添加氯化鈉鹽或氯化鉀鹽，所述膜濃縮液的總溶解固體濃度可增加至1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%。
11.根據權利要求1所述的高效回收飲用水工序，其中所述入流水為來源於現有反滲透或納濾過程的濃縮液流。
12.根據權利要求1所述的高效回收飲用水工序，其中所述入流水為地表水、地下水、自來水、來自城市廢水處理廠或工業廢水處理廠的二次或三次廢水、由膜-生物反應器系統(MBR)處理過的廢水、經凝聚、絮凝、澄清、微濾、超濾、多介質過慮或微介質過濾處理過的地表水或地下水。
13.根據權利要求3所述的高效回收飲用水工序，其中所述失效的IXA樹脂的再生基於定時器邏輯或基於所述失效的IXA樹脂處理過的水的總體積，或基於所述經IX處理的水的在線水質量監控或基於這些方法的組合。
14.根據權利要求5所述的高效回收飲用水工序，其中所述失效的IXB樹脂的再生基於定時器邏輯，或基於所述失效的IXB樹脂處理過的水的總體積，或基於所述經IX處理的水的在線水質量監控或基於這些方法的組合。
【文檔編號】C02F1/42GK103827043SQ201280048489
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年8月17日 優先權日:2011年8月17日
【發明者】R·A·阿爾-薩馬迪 申請人:R·A·阿爾-薩馬迪