[发明专利]浸没式板式正渗透系统

说明书

本文描述的是一种浸没式板式膜装置，其意图用于正渗透工艺、特别地用于浓缩各种工艺流例如池中的那些。可以被浓缩的进料流的特定示例是例如以下进料液：盐水、海水、钻井泥浆、废水、生物沼渣、及类似物。因此，本文描述的工艺和装置对于使太阳能蒸发池和钻井泥浆池的内容物脱水以及因此浓缩该内容物是有用的。

相关申请的交叉引用

本申请是美国非临时申请，其基于2012年7月2日提交的美国临时专利申请序号61/667,375并且要求该美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容据此通过引用并入。

发明领域

本发明涉及正渗透工艺。正渗透(FO)是相对新的膜技术，其具有与其他渗透膜系统极其不同的要求和性能。与为压力驱动工艺的反渗透(RO)相反，FO是基于扩散的工艺并且需要提取液以及将被浓缩的进料液。在FO中，水通过高度选择性膜从较低浓度的流体扩散至较高浓度的溶液即扩散至提取液内。两个流体流(提取液和进料液)的需求使FO工厂的设计比压力驱动工艺更复杂。

发明概述

本文中描述的是浸没式板式膜装置及利用浸没式板式膜装置的工艺。该装置意图用于正渗透工艺，具体地用于浓缩各种工艺流。更具体地，该装置设计成在池中使用。可以利用公开的装置和工艺浓缩的进料流的具体示例包括盐水、海水、钻井泥浆、废水、生物沼渣及类似物。本文中描述的工艺和装置对于使太阳能蒸发池和钻井泥浆池的内容物脱水以及因此浓缩该内容物是有用的。

附图简述

图1A是根据本发明的实施方式的装置的透视图。图1B是第一侧(前面)示意性透视图，且图1C是第二侧(后面)的示意性透视图，各自显示了根据本发明的实施方式的装置的横截面，示出了该装置的部件层。图1D是根据本发明的实施方式的装置的分解图。

图2A是根据本发明的实施方式的装置的左侧或右侧的示意性侧视图。图2B是俯视图，且图2C是根据本发明的实施方式的装置的仰视图。

图3A示出了部分地浸没于池中的根据本发明的实施方式的装置，且图3B示出了完全地浸没于池中的根据本发明的实施方式的装置。

发明详细描述

本发明涉及用于利用正渗透(“FO”)处理某种工艺流的装置和工艺，所述工艺流倾向于非常难以加工，这是因为它们对于渗透膜是高度污染的并且具有高渗透势。通过本发明处理的示例性工艺流是盐水蒸发池中的盐水溶液、从其他工艺产生的盐水溶液、尾矿、钻井泥浆、通过生物反应处理的工业废水等等。在这些情况下，膜通量通常远低于反渗透(“RO”)工艺例如海水淡化中得到的膜通量。因此，反映RO系统的膜通量的膜元件和系统设计变得不适当。本发明设计成利用FO处理当前将废弃的现有的工艺流、废水，或其中工艺流的浓度对于生产有益产品是必要的。

本发明的装置包括依靠浸没式板的膜元件构造。可以利用本发明的装置和工艺处理的进料液的类型的非限制性示例包括从天然气钻井产生的钻井泥浆、尾矿和盐水太阳能蒸发池中的盐水。

膜元件板式装置通过使其完全地或部分地浸没于容纳待加工或浓缩的进料液的池或容器内来使用。优选地，装置完全地浸没于进料液的表面下方。虽然对于在池或容器中待泵送或另外循环的进料液是不必要的，但是可以任选地采用某些循环方法。

图1A示出了根据本发明的实施方式的装置的透视图。在该实施方式中，示出了装置2的第一侧或第一面(相反侧大体上是第一侧的镜像)。图1A示出了膜23和夹具48，膜23与进料液接触，夹具48沿着周边用于将膜23和26(膜26未示出)保持到下部支撑板20。螺钉50有助于使夹具固定至膜和支撑板。另外示出的是提取液进口44和提取液出口46，它们分别用于将提取液引入装置并且用于使稀释的提取液离开装置。