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用于廢水再生介質(zhì)、系統(tǒng)和方法

發(fā)布時(shí)間:2018-4-9 13:58:40  中國污水處理工程網(wǎng)

  申請(qǐng)日2015.09.17

  公開(公告)日2017.08.01

  IPC分類號(hào)B01D39/16; B32B5/18; C02F1/40; C02F9/02; C09K3/32

  摘要

  一種過濾裝置,其從廢水中選擇性地移除疏水性廢物,同時(shí)留下其他的水和表面活性劑組分,留下的其他水和表面活性劑組分可隨后被再循環(huán)到使用點(diǎn)。廢水處理系統(tǒng)可包括過濾單元和過濾介質(zhì)。過濾單元可包括殼體,所述殼體具有與使用點(diǎn)的出口流體連通并被配置為接收待處理的來自使用點(diǎn)的廢水流的入口、以及與使用點(diǎn)的入口流體連通并被配置為輸送濾液至使用點(diǎn)的出口。過濾介質(zhì)可位于所述殼體中。過濾介質(zhì)可包括親油性發(fā)泡材料基材和所述親油性發(fā)泡材料基材上的疏水性涂層。過濾介質(zhì)可被構(gòu)造成從廢水流中分離疏水性組分以產(chǎn)生包含水和表面活性劑的濾液。

  摘要附圖

 

  權(quán)利要求書

  1.一種廢水處理系統(tǒng),包括:

  過濾單元,包括:

  殼體,所述殼體具有與使用點(diǎn)的出口流體連通并被配置為接收待處理的來自使用點(diǎn)的廢水流的入口、以及與使用點(diǎn)的入口流體連通并被配置為輸送濾液至使用點(diǎn)的出口;以及

  位于所述殼體中的過濾介質(zhì),所述過濾介質(zhì)包括親油性發(fā)泡材料基材和所述親油性發(fā)泡材料基材上的疏水性涂層,所述過濾介質(zhì)被配置為從所述廢水流中分離疏水性組分以產(chǎn)生包含水和表面活性劑的濾液。

  2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中所述使用點(diǎn)為以下之一:洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、洗車機(jī)、或油萃取操作。

  3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中所述使用點(diǎn)為以下之一:石油化工廠、軍用廢水處理廠、城市用水處理廠、食品加工廢水處理系統(tǒng)、航空航天水處理系統(tǒng)、和旅店廢水再循環(huán)系統(tǒng)。

  4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中所述表面活性劑包括清潔劑。

  5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),還包括控制系統(tǒng),所述控制系統(tǒng)包括被配置為測量所述系統(tǒng)的參數(shù)的至少一個(gè)傳感器;和與所述至少一個(gè)傳感器連通并被配置為產(chǎn)生輸出信號(hào)以控制所述過濾單元的操作來響應(yīng)從所述至少一個(gè)傳感器接收的輸入信號(hào)的控制器。

  6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中所述過濾單元還包括位于所述殼體中所述過濾介質(zhì)上游的固體過濾器、和位于所述殼體中所述過濾介質(zhì)下游的離子交換過濾器。

  7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),還包括待與所述濾液混合的補(bǔ)充水源。

  8.一種廢水過濾介質(zhì),包括:

  包含親油性聚合物的發(fā)泡材料基材;和

  所述發(fā)泡材料基材上的疏水性涂層。

  9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過濾介質(zhì),其中所述發(fā)泡材料基材的平均孔徑為400μm至1000μm。

  10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過濾介質(zhì),其中所述發(fā)泡材料基材的平均孔徑為600μm至700μm。

  11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過濾介質(zhì),其中所述親油性聚合物選自聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)、聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、基于氟的聚合物、基于氯的聚合物、聚硅氧烷、尼龍、丙烯酸類、纖維素、及其復(fù)合物。

  12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過濾介質(zhì),其中所述親油性聚合物為PU。

  13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過濾介質(zhì),其中所述發(fā)泡材料基材的油接觸角為0°至90°。

  14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的過濾介質(zhì),其中所述發(fā)泡材料基材的油接觸角為0°至10°。

  15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過濾介質(zhì),其中所述發(fā)泡材料基材的臨界表面張力為20mN/m至70mN/m。

  16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過濾介質(zhì),其中所述發(fā)泡材料基材的臨界表面張力為20mN/m至40mN/m。

  17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過濾介質(zhì),其中所述疏水性涂層的水接觸角為90°至180°。

  18.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過濾介質(zhì),其中所述疏水性涂層選自基于鹵素的聚合物、聚乙二醇(PEG)、兩性離子聚合物、糖、蛋白質(zhì)脂質(zhì)、石墨烯、和碳納米管。

  19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的過濾介質(zhì),其中所述疏水性涂層為基于氟的聚合物。

  20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的過濾介質(zhì),其中所述疏水性涂層包括聚四氟乙烯(PTFE)。

  21.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過濾介質(zhì),其中所述疏水性涂層包括平均直徑為1μm至5μm的經(jīng)沉積的顆粒。

  22.一種分離包含水、表面活性劑和疏水性材料的廢物流的方法,所述方法包括:

  將大部分疏水性材料吸收到基于親油性聚合物的發(fā)泡材料過濾器中;以及

  阻止大部分水和表面活性劑被吸收到所述發(fā)泡材料過濾器上以產(chǎn)生包含水和表面活性劑的濾液流。

  23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法,其中所述廢物流包括來自洗衣、洗碗、洗車、或石油化工操作的灰水。

  24.一種過濾并再循環(huán)廢物流的方法,所述方法包括:

  使來自使用點(diǎn)的包含水、表面活性劑和疏水性材料的廢物流通過包括基于親油性聚合物的發(fā)泡材料基材和疏水性涂層的過濾介質(zhì),以產(chǎn)生包含水、表面活性劑和減少的疏水性材料部分的濾液;以及

  使用于再次使用的所述濾液再循環(huán)至所述使用點(diǎn)。

  25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法,還包括在所述使用點(diǎn)處再次使用之前,使所述濾液與補(bǔ)充水源混合以產(chǎn)生混合物。

  26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法,其中所述混合物包含按體積計(jì)10%或更少的補(bǔ)充水。

  27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法,其中使所述廢物流通過過濾介質(zhì)包括將所述廢物流泵送通過所述過濾介質(zhì)。

  28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法,其中將單批濾液反復(fù)再循環(huán)至所述使用點(diǎn)7至8個(gè)月的時(shí)間段。

  29.一種使具有基于親油性聚合物的發(fā)泡材料基材和疏水性涂層的飽和過濾介質(zhì)再生的方法,所述方法包括:

  壓縮所述飽和過濾介質(zhì)以移除所吸收的疏水性材料并產(chǎn)生再生的過濾介質(zhì)。

  30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法,還包括捕集并處理被移除的疏水性材料。

  31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法,還包括在壓縮所述飽和過濾介質(zhì)5至10次循環(huán)之后更換過濾介質(zhì)。

  32.一種制造過濾介質(zhì)的方法,包括:

  將親油性發(fā)泡材料基材浸于包含有機(jī)溶劑的溶液中以產(chǎn)生溶脹的發(fā)泡材料;

  用疏水性微粒涂覆所述溶脹的發(fā)泡材料以產(chǎn)生經(jīng)涂覆的發(fā)泡材料;以及

  加熱所述經(jīng)涂覆的發(fā)泡材料以產(chǎn)生所述過濾介質(zhì)。

  33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法,其中所述有機(jī)溶劑包括二氯甲烷或甲苯。

  34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法,其中所述親油性發(fā)泡材料基材包括PU。

  35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法,其中所述疏水性微粒包括PTFE。

  36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法,其中所述疏水性微粒的平均粒徑為1μm至5μm。

  37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法,其中加熱在80℃至150℃的溫度下進(jìn)行。

  說明書

  用于廢水再生的介質(zhì)、系統(tǒng)和方法

  相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

  本申請(qǐng)要求于2014年9月18日提交的名稱為“廢水再生裝置”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列No.62/052,295的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益,出于所有目的,其全部內(nèi)容通過引用在此并入本文。

  技術(shù)領(lǐng)域

  一個(gè)或更多個(gè)方面總體上涉及廢水再生,包括過濾和再循環(huán)裝置、系統(tǒng)和方法。更具體地,一個(gè)或更多個(gè)方面涉及使用過濾方法以從廢水流的水和表面活性劑組分中分離疏水性廢物組分。

  發(fā)明內(nèi)容

  一些方面總體上涉及其中過濾裝置將疏水性廢物組分從廢物流中分離的多種水處理系統(tǒng)和方法。在至少一些方面中,然后可再利用水和另一些組分(如表面活性劑)。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,提供了廢水處理系統(tǒng)。廢水處理系統(tǒng)可以包括過濾單元和過濾介質(zhì)。過濾單元可包括殼體,所述殼體具有與使用點(diǎn)的出口流體連通并被配置為接收待處理的來自使用點(diǎn)的廢水流的入口、以及與使用點(diǎn)的入口流體連通并被配置為輸送濾液至使用點(diǎn)的出口。過濾介質(zhì)可位于殼體中。過濾介質(zhì)可包括親油性發(fā)泡材料基材和所述親油性發(fā)泡材料基材上的疏水性涂層?蓪⑦^濾介質(zhì)構(gòu)造成從廢水流中分離疏水性組分以產(chǎn)生包含水和表面活性劑的濾液。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,使用點(diǎn)可以是洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、洗車機(jī)或采油操作中之一。使用點(diǎn)可以是以下之一:石油化工廠、軍用廢水處理廠、城市用水處理廠、飲用水凈化系統(tǒng)、航空航天水處理系統(tǒng)和旅店廢水再循環(huán)系統(tǒng)。表面活性劑可以包括清潔劑。該系統(tǒng)還可以包括控制系統(tǒng),所述控制系統(tǒng)包括被配置為測量系統(tǒng)參數(shù)的至少一個(gè)傳感器;和與至少一個(gè)傳感器連通并被配置為產(chǎn)生輸出信號(hào)以控制所述過濾單元的操作來響應(yīng)從所述至少一個(gè)傳感器接收的輸入信號(hào)的控制器。過濾單元還可包括位于殼體中的過濾介質(zhì)上游的固體過濾器,和位于殼體中的過濾介質(zhì)下游的離子交換過濾器。該系統(tǒng)還可以包括待與濾液混合的補(bǔ)充水源。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,提供了廢水過濾介質(zhì)。廢水過濾介質(zhì)可包括包含親油性聚合物的發(fā)泡材料基材;和所述發(fā)泡材料基材上的疏水性涂層。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,所述發(fā)泡材料基材的平均孔徑可為400μm至1000μm。所述發(fā)泡材料基材的平均孔徑可為600μm至700μm。所述親油性聚合物可選自:聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)、聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、基于鹵素的聚合物、基于氟的聚合物、基于氯的聚合物、聚硅氧烷、尼龍、丙烯酸類、纖維素及其復(fù)合物。所述親油性聚合物可以是PU。所述發(fā)泡材料基材的油接觸角可以是0°至90°。所述發(fā)泡材料基材的油接觸角可以是0°至10°。所述發(fā)泡材料基材的臨界表面張力可以是20mN/m至70mN/m。所述發(fā)泡材料基材的臨界表面張力可以是20mN/m至40mN/m。所述疏水性涂層的水接觸角可以是90°至180°。所述疏水性涂層可選自:基于氟的聚合物、基于氯的聚合物、聚乙二醇(PEG)、兩性離子聚合物、糖、蛋白質(zhì)脂質(zhì)、石墨烯、和碳納米管。所述疏水性涂層可包含聚四氟乙烯(PTFE)。所述疏水性涂層可包含平均直徑為1μm至5μm的經(jīng)沉積的顆粒。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,提供了一種分離包含水、表面活性劑和疏水性材料的廢物流的方法。該方法可包括將大部分疏水性材料吸收到基于親油性聚合物的發(fā)泡材料過濾器中;以及阻止大部分水和表面活性劑被吸收到發(fā)泡材料過濾器上以產(chǎn)生包含水和表面活性劑的濾液流。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,廢物流可以包含來自洗衣、洗餐具、洗車或石油化工操作的灰水。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,提供了一種過濾并再循環(huán)廢物流的方法。該方法可包括使來自使用點(diǎn)的包含水、表面活性劑和疏水性材料的廢物流通過包括基于親油性聚合物的發(fā)泡材料基材和疏水性涂層的過濾介質(zhì),以產(chǎn)生包含水、表面活性劑和減少的疏水性材料部分的濾液;以及使用于再次使用的所述濾液再循環(huán)至使用點(diǎn)。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,所述方法還包括在使用點(diǎn)處再次使用之前使所述濾液與補(bǔ)充水源混合以產(chǎn)生混合物。所述混合物包含10體積%或更少的補(bǔ)充水。使廢物流通過過濾介質(zhì)可包括將廢物流泵送通過過濾介質(zhì)?墒箚闻鸀V液反復(fù)再循環(huán)至使用點(diǎn)7至8個(gè)月的時(shí)間段。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,提供了一種使具有基于親油性聚合物的發(fā)泡材料基材和疏水性涂層的飽和過濾介質(zhì)再生的方法,所述方法可包括壓縮所述飽和過濾介質(zhì)以移除所吸收的疏水性材料并產(chǎn)生再生的過濾介質(zhì)。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,所述方法還可包括捕集并處理經(jīng)移除的疏水性材料。所述方法還包括在壓縮所述飽和過濾介質(zhì)5至10次循環(huán)之后更換過濾介質(zhì)。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,提供了一種制造過濾介質(zhì)的方法。所述方法可包括將親油性發(fā)泡材料基材浸于包含有機(jī)溶劑的溶液中以產(chǎn)生溶脹的發(fā)泡材料;用疏水性微粒涂覆溶脹的發(fā)泡材料以產(chǎn)生經(jīng)涂覆的發(fā)泡材料;以及加熱所述經(jīng)涂覆的發(fā)泡材料以產(chǎn)生過濾介質(zhì)。

  根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)方面,所述有機(jī)溶劑可包括二氯甲烷或甲苯。所述親油性發(fā)泡材料基材可包含PU。所述疏水性微?砂琍TFE。所述疏水性微粒的平均粒徑可為1μm至5μm。加熱可在80℃至150℃的溫度下進(jìn)行。

  下面詳細(xì)討論這些示例性方面和實(shí)施方案的另一些方面、實(shí)施方案和優(yōu)點(diǎn)。此外,應(yīng)理解,前述信息和以下詳細(xì)描述僅僅是多個(gè)方面和實(shí)施方案的說明性實(shí)例,并且旨在提供用于理解所要求保護(hù)的方面和實(shí)施方案的性質(zhì)和特性的概述或框架。因此,通過參考以下描述和附圖,本文公開的本發(fā)明的這些和另一些目的以及優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見。此外,應(yīng)理解,本文所述的多個(gè)實(shí)施方案的特征不是相互排斥的,并且可以以多種組合和排列存在。

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