申請(qǐng)日2015.11.05
公開(公告)日2017.05.10
IPC分類號(hào)B01D61/00; B01D61/36; B01D61/58; B01D71/02; F01K25/00; F03G7/00
摘要
按照實(shí)施方式的水處理方法是使用包括含水的對(duì)象液和驅(qū)動(dòng)溶液的作業(yè)介質(zhì)的水處理方法。驅(qū)動(dòng)溶液是在與水之間產(chǎn)生滲透壓差的高滲透壓液。該方法包括：(1)在用滲透膜分隔的滲透壓發(fā)生器中，利用在對(duì)象液和驅(qū)動(dòng)溶液之間產(chǎn)生的滲透壓差，產(chǎn)生水和驅(qū)動(dòng)溶液的混合液的流束，(2)將混合液的流束輸送至氣化分離部，(3)利用壓力差分離水和驅(qū)動(dòng)溶液，以及(4)對(duì)用所述氣化分離部分離的驅(qū)動(dòng)溶液進(jìn)行再利用。
權(quán)利要求書
1.一種水處理方法，其特征在于：其是使用包括含水的對(duì)象液和驅(qū)動(dòng)溶液的作業(yè)介質(zhì)的水處理方法，所述驅(qū)動(dòng)溶液是在與水之間產(chǎn)生滲透壓差的高滲透壓液，該方法包括：
(1)在具有用滲透膜分隔的第1室和第2室的滲透壓發(fā)生器中，利用在收容于所述第1室內(nèi)的所述對(duì)象液和收容于所述第2室內(nèi)的所述驅(qū)動(dòng)溶液之間產(chǎn)生的滲透壓差，產(chǎn)生包含所述水和所述驅(qū)動(dòng)溶液的混合液的流束;
(2)在具有用沸石膜分隔的第3室和第4室的氣化分離部中，將所述混合液的流束輸送至所述第3室;
(3)利用所述第4室內(nèi)和所述第3室內(nèi)的壓力差，使從所述第3室通過(guò)所述沸石膜的水向所述第4室移動(dòng)，從而將水和驅(qū)動(dòng)溶液分離;以及
(4)將被所述氣化分離部分離的所述驅(qū)動(dòng)溶液輸送至所述滲透壓發(fā)生器的所述第2室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理方法，其特征在于：所述水處理包括對(duì)所述對(duì)象液進(jìn)行淡水化和/或水質(zhì)凈化，進(jìn)一步具有將被所述氣化分離部分離的水加以回收的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理方法，其特征在于：所述水處理包括發(fā)電，進(jìn)一步具有利用從所述滲透壓發(fā)生器流出的所述混合液的流束而旋轉(zhuǎn)的渦輪、將使該渦輪旋轉(zhuǎn)后的該混合液輸送至所述氣化分離部的管線、以及將通過(guò)所述氣化分離部分離的水輸送至所述滲透壓發(fā)生器的所述第1室的管線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理方法，其特征在于：
所述水處理包括發(fā)電、和對(duì)所述對(duì)象液進(jìn)行淡水化和/或水質(zhì)凈化;
進(jìn)一步具有：利用從所述滲透壓發(fā)生器流出的所述混合液的流束而旋轉(zhuǎn)的渦輪，
將使所述渦輪旋轉(zhuǎn)后的所述混合液輸送至所述氣化分離部的管線，以及
用于收容被所述氣化分離部分離的水的回收罐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的水處理方法，其特征在于：所述沸石膜為菱沸石型沸石。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的水處理方法，其特征在于：所述水和所述驅(qū)動(dòng)溶液的分離采用滲透氣化膜法來(lái)進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的水處理方法，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)溶液為醇或者多元醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的水處理方法，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)溶液從叔丁醇、異丙醇、包含用下述式1表示的化合物的多元醇、以及它們的水溶液中加以選擇;
其中，n為0以上的整數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的水處理方法，其特征在于：進(jìn)一步包括向所述氣化分離部供給來(lái)自排熱的熱。
10.一種水處理系統(tǒng)，其特征在于：其是使用包含含水的對(duì)象液和驅(qū)動(dòng)溶液的作業(yè)介質(zhì)對(duì)該對(duì)象液進(jìn)行處理的水處理系統(tǒng)，該水處理系統(tǒng)具有：
(1)作業(yè)介質(zhì)，其中所述驅(qū)動(dòng)溶液是在與水之間產(chǎn)生滲透壓差的高滲透壓液;
(2)滲透壓發(fā)生器，其具有用滲透膜分隔的第1室和第2室，利用在收容于所述第1室內(nèi)的所述對(duì)象液和收容于所述第2室內(nèi)的所述驅(qū)動(dòng)溶液之間產(chǎn)生的滲透壓差，產(chǎn)生包含所述水和所述驅(qū)動(dòng)溶液的混合液的流束;
(3)氣化分離部，其具有用沸石膜分隔的第3室和第4室，在所述第3室內(nèi)收容有所述混合液，利用所述第4室內(nèi)和所述第3室內(nèi)的壓力差而使從所述第3室通過(guò)所述沸石膜的水向所述第4室移動(dòng)，由此將水和驅(qū)動(dòng)溶液分離;
(4)第1管線，用于向所述滲透壓發(fā)生器的所述第1室內(nèi)輸送被所述氣化分離部分離的所述水;以及
(5)第2管線，用于向所述滲透壓發(fā)生器的所述第2室內(nèi)輸送被所述氣化分離部分離的所述驅(qū)動(dòng)溶液。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于：
所述水處理包括對(duì)所述對(duì)象液進(jìn)行淡水化和/或水質(zhì)凈化;
進(jìn)一步具有用于收容被所述氣化分離部分離的水的回收罐。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述水處理包括發(fā)電，進(jìn)一步具有利用從所述滲透壓發(fā)生器流出的所述混合液的流束而旋轉(zhuǎn)的渦輪、和將使該渦輪旋轉(zhuǎn)后的該混合液輸送至所述氣化分離部的管線。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于：
所述水處理包括發(fā)電、和對(duì)該對(duì)象液進(jìn)行淡水化和/或水質(zhì)凈化;
進(jìn)一步具有：利用從所述滲透壓發(fā)生器流出的所述混合液的流束而旋轉(zhuǎn)的渦輪，
將使所述渦輪旋轉(zhuǎn)后的所述混合液輸送至所述氣化分離部的管線，以及
用于收容被所述氣化分離部分離的水的回收罐。
14.根據(jù)權(quán)利要求10～13中任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述沸石膜為菱沸石型沸石。
15.根據(jù)權(quán)利要求10～14中任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)溶液和所述水的分離采用滲透氣化膜法來(lái)進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求10～15中任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)溶液從叔丁醇、異丙醇、包含用下述式1表示的化合物的多元醇、以及它們的水溶液中加以選擇;
其中，n為0以上的整數(shù)。
17.一種水處理裝置，其包括：
滲透壓發(fā)生器，其具有滲透膜、被所述滲透膜分隔且用于收容含水的對(duì)象液的第1室、以及用于收容在與水之間產(chǎn)生滲透壓差的驅(qū)動(dòng)溶液的第2室;
氣化分離部，導(dǎo)入包含從所述滲透壓發(fā)生器流出的所述驅(qū)動(dòng)溶液和引入所述驅(qū)動(dòng)溶液中的水的混合液，利用壓力差使該混合液的水在沸石膜中通過(guò)，從而將水和驅(qū)動(dòng)溶液分離;以及
管線，將通過(guò)所述氣化分離部分離的所述驅(qū)動(dòng)溶液輸送至所述滲透壓發(fā)生器的所述第2室。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的水處理裝置，其特征在于：所述水處理包括對(duì)所述對(duì)象液進(jìn)行淡水化和/或水質(zhì)凈化，進(jìn)一步具有用于收容被所述氣化分離部分離的所述水的回收罐。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的水處理裝置，其特征在于：所述水處理包括發(fā)電，進(jìn)一步具有利用從所述滲透壓發(fā)生器流出的所述混合液的流束而旋轉(zhuǎn)的渦輪、將使該渦輪旋轉(zhuǎn)后的所述混合液輸送至所述氣化分離部的管線、以及將通過(guò)所述氣化分離部分離的所述水輸送至所述滲透壓發(fā)生器的所述第1室的管線。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的水處理裝置，其特征在于：
所述水處理包括發(fā)電、和對(duì)所述對(duì)象液進(jìn)行淡水化和/或水質(zhì)凈化;
進(jìn)一步具有：利用從所述滲透壓發(fā)生器流出的所述混合液的流束而旋轉(zhuǎn)的渦輪，
將使所述渦輪旋轉(zhuǎn)后的所述混合液輸送至所述氣化分離部的管線，以及
用于收容被所述氣化分離部分離的所述水的回收罐。
說(shuō)明書
水處理方法、水處理系統(tǒng)以及水處理裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及水處理方法、水處理系統(tǒng)以及水處理裝置。
背景技術(shù)
如果用滲透膜隔離低濃度的溶液和高濃度的溶液，則低濃度的溶液的溶劑透過(guò)滲透膜而向高濃度的溶液側(cè)移動(dòng)。為人所知的有通過(guò)利用溶劑產(chǎn)生移動(dòng)的現(xiàn)象，使渦輪旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行發(fā)電的滲透壓發(fā)電裝置。
滲透壓發(fā)電裝置有在封閉系統(tǒng)中使作業(yè)介質(zhì)循環(huán)而進(jìn)行發(fā)電的循環(huán)型滲透壓發(fā)電裝置。例如，為人所知的有利用碳酸銨水溶液作為作業(yè)介質(zhì)的發(fā)電裝置。在該裝置中，因濃度相互不同的2種碳酸銨水溶液之間的滲透壓差而產(chǎn)生的水流使渦輪旋轉(zhuǎn)。為了再利用使渦輪旋轉(zhuǎn)后的碳酸銨水溶液而對(duì)其進(jìn)行加熱，便分離為二氧化碳?xì)怏w以及氨氣、和濃度非常低的碳酸銨水溶液。分離的二氧化碳?xì)怏w以及氨氣再次導(dǎo)入水中。由此，便得到濃度高的碳酸銨水溶液。得到的濃度不同的2種碳酸銨水溶液一起再循環(huán)而用于發(fā)電。
碳酸銨的溶解性較高，其100g在常溫下可溶于100mL的水中。因此，可以獲得能夠從海水(3.5Wt%)中吸引淡水(fresh water)這種程度的滲透壓。然后，僅在60℃進(jìn)行分解，便成為二氧化碳?xì)怏w和氨氣。在使用碳酸銨水溶液的滲透壓發(fā)電裝置中，向渦輪輸送以正滲透壓進(jìn)行加壓的碳酸銨水溶液而發(fā)電。正滲透壓下的加壓也可能獲得250個(gè)氣壓的壓力。這可以認(rèn)為是海水的利用滲透壓的滲透壓發(fā)電的大約10倍的壓力。
另一方面，在使用碳酸銨的利用正滲透壓的發(fā)電中，伴隨著有毒且具有腐蝕性的氨氣的發(fā)生，產(chǎn)生體系內(nèi)的劣化，從而對(duì)運(yùn)行成本產(chǎn)生較大的影響。另外，碳酸銨容易析出。例如，在以6M使用的情況下，在低于50℃下立即析出。因此，在發(fā)生滲透膜附近的溫度的降低的情況下，析出的結(jié)晶有弄傷滲透膜的危險(xiǎn)。這是在室溫下進(jìn)行維護(hù)等時(shí)尤其可能發(fā)生的危險(xiǎn)。為了減少析出的危險(xiǎn)，不得不進(jìn)行在低濃度下的運(yùn)轉(zhuǎn)。其結(jié)果是，難以獲得充分的滲透壓。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1：日本特表2010-509540號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2：國(guó)際公開第2005/017352號(hào)
專利文獻(xiàn)3：美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2010/0024423號(hào)說(shuō)明書
非專利文獻(xiàn)
非專利文獻(xiàn)1：Jeffrey R.McCutcheona et al.“A novel ammonia-carbondioxide forward(direct)osmosis desalination process”Desalination 174(2005)1-11
非專利文獻(xiàn)2：R.L.McGinnis et al.“A novel ammonia-carbon dioxideosmotic heat engine for power generation”Science 305(2007)13-19
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題
本發(fā)明提供一種能夠以低成本進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的水處理技術(shù)。
用于解決課題的手段
按照實(shí)施方式的水處理方法是使用包括含水的對(duì)象液和驅(qū)動(dòng)溶液(drawsolution)的作業(yè)介質(zhì)的水處理方法。驅(qū)動(dòng)溶液是在與水之間產(chǎn)生滲透壓差的高滲透壓液。該方法包括：(1)在用滲透膜分隔的滲透壓發(fā)生器中，利用在對(duì)象液和驅(qū)動(dòng)溶液之間產(chǎn)生的滲透壓差，產(chǎn)生水和驅(qū)動(dòng)溶液的混合液的流束，(2)將混合液的流束輸送至氣化分離部，(3)利用壓力差分離水和驅(qū)動(dòng)溶液，以及(4)對(duì)用氣化分離部分離的驅(qū)動(dòng)溶液進(jìn)行再利用。
