(57)【要約】  液体の浄化方法は、複数の第一段階逆浸透（ＲＯ）ユニットと少なくとも一つの最終逆浸透ユニットを用いて、塩水等の含塩液体を浄化する。複数の第一段階逆浸透ユニットは直列に配置する。直列の最終逆浸透ユニットの濃縮物の少なくとも一部は、そのユニットの透過側又は出力側に再循環させ、混合透過物を供給する。混合透過物はその後、直列の前の逆浸透ユニットの各々の透過側に連続的に通過させる。これは、各段階の透過側の液体の塩分を増大させ、第一段階逆浸透ユニットの逆浸透膜にかかる濃度差を低減する。【選択図】図１
2018515340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の浄化方法であって、
（ａ）複数の第一段階逆浸透ユニットを設けることを含む第一段階液体浄化を実行し、前記第一段階逆浸透ユニットは、第一逆浸透ユニットから最終逆浸透ユニットまで互いに直列に配置され、前記第一段階逆浸透ユニットは各々、濃縮側、透過側、及び前記透過側から前記濃縮側を分離する逆浸透膜を有し、前記第一段階逆浸透ユニットの各々の濃縮側は、次の逆浸透ユニットの濃縮側と連続的に連絡し、前記第一段階逆浸透ユニットの各々の透過側は、前の逆浸透ユニットの透過側と連続的に連絡する、ステップと、
（ｂ）前記第一段階逆浸透ユニットの第一逆浸透ユニットの少なくとも濃縮側と連絡するナノ濾過ＯＲ電気透析デバイスを設けるステップと、
（ｃ）前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイスと連絡する金属及び固体回収デバイスを設けるステップと、
（ｄ）前記金属及び固体回収デバイスと連絡する溶媒回収デバイスを設けるステップと、
（ｅ）前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイス、前記金属及び固体回収デバイス及び前記溶媒回収デバイスを介して液体を処理し、
前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイス、前記金属及び固体回収デバイス及び前記溶媒回収デバイスは互いに直列に配置される、ステップと、
（ｆ）少なくとも一つの最終段階逆浸透ユニットを設けることを含む最終段階液体浄化を実行し、前記最終段階逆浸透ユニットは、濃縮側、透過側、及び前記透過側から前記濃縮側を分離する逆浸透膜を有し、前記最終段階逆浸透ユニットの濃縮側は、前記直列の第一段階逆浸透ユニットの第一逆浸透ユニットの透過側と連絡する、ステップを備え、
前記第一段階液体浄化は、前記第一段階逆浸透ユニットの濃縮側内の含塩液体の供給流を連続的に受け取ることと、逆浸透によって前記逆浸透ユニットの濃縮側から透過側に純粋な水を押し出すことと、前記最終逆浸透ユニットの濃縮側から、前記最終逆浸透ユニットの透過側に濃縮物の少なくとも一部を送り、混合透過物を形成することと、前記最終逆浸透ユニットの前の逆浸透ユニットの透過側で混合透過物を連続的に受け取ることを含み、
前記最終段階逆浸透は、前記最終段階逆浸透ユニットの濃縮側で混合透過物の供給流を受け取ることと、前記最終段階逆浸透ユニットの濃縮側から、前記最終段階逆浸透ユニットの透過側に純粋な水を押し出すことと、前記最終段階逆浸透ユニットの透過側から前記純粋な水を放出し、浄化した水を提供することを含む、液体の浄化方法。
【請求項２】
隣接する第一段階逆浸透ユニットの濃縮側の間に液体処理デバイスを設けるステップと、
前記液体処理デバイスに含塩液体の供給流を供給するステップを更に含み、
前記液体処理デバイスは、濾過システム、化学物質シーディングシステム、化学物質注入システム、及びナノ濾過ＯＲ電気透析システムからなるグループから選択された少なくとも一つの処理デバイスを含む、請求項１に記載の液体の浄化方法。
【請求項３】
前記第一段階逆浸透ユニットの各々の逆浸透膜は低除去膜であり、前記最終段階逆浸透ユニットの逆浸透膜は高除去膜である、請求項１に記載の液体の浄化方法。
【請求項４】
前記第一段階逆浸透ユニットの最終逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する気化器及び／又は晶析器デバイスを設けるステップと、
前記最終逆浸透ユニットの濃縮側から前記気化器及び／又は晶析器デバイスに濃縮物の少なくとも一部を通過させるステップと、
を更に含む、請求項１に記載の液体の浄化方法。
【請求項５】
前記最終逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する水酸化マグネシウム回収デバイスを設けるステップを更に含む、請求項１に記載の液体の浄化方法。
【請求項６】
液体の浄化方法であって、
（ａ）複数の第一段階逆浸透ユニットを設けることを含む第一段階液体浄化を実行し、前記第一段階逆浸透ユニットは、第一逆浸透ユニットから最終逆浸透ユニットまで互いに直列に配置され、前記第一段階逆浸透ユニットは各々、濃縮側、透過側、及び前記透過側から前記濃縮側を分離する逆浸透膜を有し、前記第一段階逆浸透ユニットの各々の濃縮側は、次の逆浸透ユニットの濃縮側と連続的に連絡し、前記第一段階逆浸透ユニットの各々の透過側は、前の逆浸透ユニットの透過側と連続的に連絡する、ステップと、
（ｂ）前記第一段階逆浸透ユニットの第一逆浸透ユニットの少なくとも濃縮側と連絡するナノ濾過ＯＲ電気透析デバイスを設けるステップと、
（ｃ）前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイスと連絡する金属及び固体回収デバイスを設けるステップと、
（ｄ）前記金属及び固体回収デバイスと連絡する溶媒回収デバイスを設けるステップと、
（ｅ）前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイス、前記金属及び固体回収デバイス及び前記溶媒回収デバイスを介して液体を処理し、
前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイス、前記金属及び固体回収デバイス及び前記溶媒回収デバイスは直列に配置される、ステップと、
（ｆ）少なくとも一つの最終段階逆浸透ユニットを設けることを含む最終段階液体浄化を実行し、前記最終段階逆浸透ユニットは、濃縮側、透過側、及び前記透過側から前記濃縮側を分離する逆浸透膜を有し、前記最終段階逆浸透ユニットの濃縮側は、前記第一段階逆浸透ユニットの第一逆浸透ユニットの透過側と連絡する、ステップと、
（ｇ）更に少なくとも一つの液体処理デバイスを提供し、前記少なくとも一つの液体処理デバイスは、隣接する第一段階逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する、ステップを備え、
前記第一段階液体浄化は、一つ以上の前記液体処理デバイスに含塩液体の供給流を供給し、処理済みの供給流を形成することと、前記第一段階逆浸透ユニットの各々の濃縮側に前記処理済みの供給流を供給することと、逆浸透によって前記逆浸透ユニットの濃縮側から透過側に純粋な水を押し出すことと、前記最終逆浸透ユニットの濃縮側内の濃縮物の少なくとも一部を前記最終逆浸透ユニットの透過側に送り、混合透過物を形成することと、前記最終逆浸透ユニットの前の逆浸透ユニットの透過側内で混合透過物を連続的に受け取ることを含み、
前記最終段階逆浸透は、前記最終段階逆浸透ユニットの濃縮側内で混合透過物の供給流を受け取ることと、前記最終段階逆浸透ユニットの濃縮側から透過側に純粋な水を押し出すことと、前記最終段階逆浸透ユニットの透過側から前記純粋な水を放出し、浄化した水を提供することを含む、液体の浄化方法。
【請求項７】
前記第一段階逆浸透ユニットの各々の逆浸透膜は低除去膜であり、前記最終段階逆浸透ユニットの逆浸透膜は高除去膜である、請求項６に記載の液体の浄化方法。
【請求項８】
（ａ）前記第一段階逆浸透ユニットの最終逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する気化器及び／又は晶析器デバイスを設けるステップと、
（ｂ）前記最終逆浸透ユニットの濃縮側から前記気化器及び／又は晶析器デバイスに濃縮物の少なくとも一部を通過させるステップと、
を更に含む、請求項６に記載の液体の浄化方法。
【請求項９】
（ａ）前記第一段階逆浸透ユニットの最終逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する気化器及び／又は晶析器デバイスを設けるステップと、
（ｂ）前記最終逆浸透ユニットの濃縮側から前記気化器及び／又は晶析器デバイスに濃縮物の少なくとも一部を通過させるステップと、
を更に含む、請求項６に記載の液体の浄化方法。
【請求項１０】
前記第一段階逆浸透ユニットの最終逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する水酸化マグネシウム回収デバイスを設けるステップを更に含む、請求項６に記載の液体の浄化方法。
【請求項１１】
液体の浄化システムであって、
（ａ）第一段階逆浸透ユニットが第一逆浸透ユニットから最終逆浸透ユニットまで互いに直列に配置され、前記第一段階逆浸透ユニットは各々濃縮側、透過側、及び前記透過側から前記濃縮側を分離する逆浸透膜を有し、前記第一段階逆浸透ユニットの各々の濃縮側は次の逆浸透ユニットの濃縮側と連続的に連絡し、前記第一段階逆浸透ユニットの各々の透過側は前の逆浸透ユニットの透過側と連続的に連絡する、複数の第一段階逆浸透ユニットと、
（ｂ）前記第一逆浸透ユニットの少なくとも濃縮側と連絡するナノ濾過ＯＲ電気透析デバイスと、
（ｃ）前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイスと連絡する金属及び固体回収デバイスと、
（ｄ）前記金属及び固体回収デバイスと連絡し、
前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイス、及び前記金属及び固体回収デバイスと直列に配置される溶媒回収デバイスと、
（ｅ）最終段階逆浸透ユニットが濃縮側、透過側、及び前記透過側から前記濃縮側を分離する逆浸透膜を有し、前記最終段階逆浸透ユニットの濃縮側は、前記第一段階逆浸透ユニットの第一逆浸透ユニットの透過側と連絡する、少なくとも一つの最終段階逆浸透ユニットと、
を備える、液体の浄化システム。
【請求項１２】
前記第一段階逆浸透ユニットの各々の逆浸透膜は低除去膜であり、前記最終段階逆浸透ユニットの逆浸透膜は高除去膜である、請求項１１に記載の液体の浄化システム。
【請求項１３】
前記第一段階逆浸透ユニットの最終逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する気化器及び／又は晶析器デバイスを更に備える、請求項１１に記載の液体の浄化システム。
【請求項１４】
前記第一段階逆浸透ユニットの最終逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する気化器及び／又は晶析器デバイスを更に備える、請求項１１に記載の液体の浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１５年５月２２日に出願され、現係属中の米国特許出願１４／７２０，６６６の継続出願である。
【０００２】
本発明は、一般に液体処理システム及び方法、特に直列の逆浸透ユニットを用いる液体の浄化方法に関し、そこでは逆浸透ユニットの膜にかかる圧力差を低減する。
【背景技術】
【０００３】
人口圧力の増大、産業化の拡大及び様々な他の要素が、世界の多くの場所で真水の供給の要求を増大させている。この必要性に応じて、水を浄化する複数の技術が開発されてきた。これらの技術は主に、海水から塩及び他の不純物を除去し、真水に浄化する。
【０００４】
水（及び他の液体）の浄化に用いられる最も一般的な技術の一つは、浸透圧より高い圧力を加えることによって、高い溶質濃度の領域から透過膜を介して低い溶質濃度の領域に溶媒を押し出す逆浸透（ＲＯ）のものである。しかし、逆浸透（ＲＯ）技術は、低い回収率及び膜スケーリングを含む所定の課題に悩まされている。これらの二つの課題はＲＯ脱塩の経済性を制御し、それらは両方とも膜にかかる圧力に関係している。より高い回収は、膜にかかる圧力を増大させることによって得られる。しかし、このような圧力の増大は（１）圧縮によって促進されるより高いスケール形成、及び（２）膜の濃縮側により高い塩濃度をもたらす。加えて、膜にかかる圧力が増大すると、膜組立てコストを高くし、消費電力を増大させる必要がある。
【０００５】
複数の液体浄化システムがこれまで開発されてきた。このようなものの一例は、Ｕｗａｔｅｃｈ  ＧＭＢＨらに２０００年７月１９日に公開された欧州特許公開第１，０２０，４０７号明細書（特許文献１）に見出される。この参考文献は（図面及び英語の要約によると）連続的な逆浸透によって硝酸アンモニウムを含む凝縮流出物を処理し、処理水流及び再循環させる濃縮物を得ることを説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許公開第１，０２０，４０７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、上記の問題を解決する液体の浄化方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
液体の浄化方法は、第一段階液体浄化と最終段階液体浄化を含む。第一段階液体浄化は、複数の第一段階逆浸透ユニットに含塩液体を供給することを含む。最終段階液体浄化は、第一段階液体浄化から処理した液体を最終段階逆浸透ユニットに提供し、逆浸透によって脱塩することを含む。
【０００９】
第一段階逆浸透ユニットは、第一逆浸透ユニットから最終逆浸透ユニットまで互いに直列に配置する。第一段階逆浸透ユニットは各々、濃縮側、透過側、及び濃縮側と透過側を分離する逆浸透膜を有する。第一段階逆浸透ユニットは、低除去膜を用いる及び／又は濃縮側から透過側にニガリ（ｂｒｉｎｅ）を通過させ、混合透過物を形成することによって、膜にかかる小さなイオン濃度差を維持する。この小さなイオン濃度差は、膜にかかる圧力勾配を低減する。第一逆浸透ユニットからの混合透過物は、最終段階逆浸透ユニットに供給される。最終段階逆浸透ユニットは高除去膜を含み、純粋な脱塩水を生成する。
【００１０】
本発明のこれらの及び他の特徴は、以降の明細書及び図面を更に検討することで容易に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による液体の浄化システム及び方法の第一実施形態の概略図である。
【図２】本発明による液体の浄化システム及び方法の第二実施形態の概略図であり、気化器及び／又は晶析器を含む。
【図３】本発明による液体の浄化システム及び方法の第三実施形態の概略図であり、浸入液体供給流内にナノ濾過デバイスを含む。
【図４】本発明による液体の浄化システム及び方法の第四実施形態の概略図であり、浸入液体供給流内に電気透析デバイスを含む。
【図５】本発明による液体の浄化システム及び方法の第五実施形態の概略図であり、出力液体供給流内に水酸化マグネシウム回収デバイスを含む。
【００１２】
同様の参照文字は、添付の図面全体で一貫して対応する特徴を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
液体の浄化方法は複数の実施形態を含み、各々含塩液体を浄化する複数の逆浸透（ＲＯ）ユニットを含む。本明細書で用いる場合、「含塩液体」は、著しい濃度の溶解塩（主にＮａＣｌ）を含む液体を指す。液体の浄化方法は、海水、汽水、産業廃水、都市廃水、浸出水、フラッキング水（ｆｒａｃ  ｗａｔｅｒ）、油田生産水、又は脱塩を必要とする任意の他の種類の水等の、含塩液体を浄化するために用いることができる。各実施形態は、第一段階液体浄化を実行する複数の第一段階逆浸透ユニットと、最終段階液体浄化を実行する最終段階逆浸透ユニットを含む。第一段階逆浸透ユニットは、第一段階液体浄化内の複数の逆浸透ステージを提供する。第一段階逆浸透ユニットは、第一逆浸透ユニットから最終逆浸透ユニットまで互いに直列に配置される。第一段階逆浸透ユニットは各々、濃縮側、透過側、及び透過側から濃縮側を分離する逆浸透膜を有する。第一段階逆浸透ユニットは、低除去膜を用いること及び／又は濃縮側から透過側にニガリ（ｂｒｉｎｅ）を通過させ、混合透過物を形成することによって、膜にかかるイオン濃度差を小さく維持する。この小さなイオン濃度差は、膜にかかる圧力勾配を低減する。第一逆浸透ユニットからの混合透過物は、最終段階逆浸透ユニットに供給される。最終段階逆浸透ユニットは高除去膜を含み、純粋な脱塩水を生成する。
【００１４】
図面の図１は、液体の浄化方法の第一実施形態の概略図である。第一実施形態の方法は、第一段階液体浄化と最終段階液体浄化を実行することを含む。第一段階液体浄化は、第一逆浸透ユニット１００ａ、第二逆浸透ユニット１００ｂ及び最終逆浸透ユニット１００ｎとして指定された直列の第一段階逆浸透（ＲＯ）ユニットを用いて実行される。必要に応じて、任意の適用可能な数の逆浸透ユニットを提供できることが分かる。最終段階液体浄化は、少なくとも一つの最終段階逆浸透ユニット１０１を用いて実行される。第一段階逆浸透ユニット１００ａ、１００ｂ、…１００ｎは各々、濃縮側１０２ａ〜１０２ｎ、透過側１０４ａ〜１０４ｎ、及び各逆浸透ユニットの濃縮側と透過側を分離するＲＯ膜１０６ａ〜１０６ｎを含む。最終段階逆浸透ユニット１０１は、濃縮側１０３ａ、透過側１０３ｂ及びＲＯ膜１０３ｃを含む。第一段階逆浸透ユニット１００ａ〜１００ｎの各々の濃縮側１０２ａ〜１０２ｎは、連続的に次の逆浸透ユニットの濃縮側と連絡関係にある。第一段階逆浸透ユニット１００ａ〜１００ｎの各々の透過側１０４ａ〜１０４ｎは、連続的に前の逆浸透ユニットの透過側と連絡する。最終段階逆浸透ユニット１０１の濃縮側１０３ａは、第一段階逆浸透ユニットの直列の第一逆浸透ユニット１００ａの透過側１０４ａと連絡関係にある。
【００１５】
第一段階液体浄化は、第一段階逆浸透ユニット１００ａ〜１００ｎの濃縮側１０２ａ〜１０２ｎ内の含塩液体の供給流を連続的に受け取ることを含む。第一段階逆浸透ユニット１００ａ〜１００ｎの各々では、水は逆浸透によって濃縮側から透過側に押し出される。最終逆浸透ユニット１００ｎの濃縮側１０２ｎからの濃縮物の少なくとも一部は、最終逆浸透ユニット１００ｎの透過側１０４ｎに送られ、混合透過物を形成する。最終逆浸透ユニット１００ｎからの混合透過物は、最終逆浸透ユニットの直前の逆浸透ユニット１００ｎ−１の透過側１０４ｎ−１に供給され、混合透過物が第一段階逆浸透ユニットの各々に形成されるまで、逆浸透ユニット１００ｎ−１からの混合透過物は前の逆浸透ユニット１００ｂ等に送られる。第一段階逆浸透ユニットの各々の透過物は次の逆浸透ユニットから再循環させた濃縮物によって濃縮されるので、第一段階逆浸透ユニットの各々の透過物と濃縮物の間の濃度差はより小さくなる。これは、第一段階逆浸透ユニットの各々にかかる圧力差、従って必要な電力を低減できる。
【００１６】
最終段階液体浄化は、最終段階逆浸透ユニット１０１の濃縮側１０３ａ内への混合透過物の供給流を第一逆浸透ユニット１００ａから受け取ることを含む。上記のように、最終段階逆浸透ユニット１０１は高除去ＲＯ膜１０３ｃを含む。純粋な水は、最終段階逆浸透ユニット１０１の濃縮側１０３ａから透過側１０３ｂに押し出され、透過側１０３ｂから放出され、浄化した液体を供給する。最終段階逆浸透ユニット１０１からの濃縮物は、ライン１１８を介して第一逆浸透ユニット１００ａの濃縮側１０２ａに戻すことができる。
【００１７】
より詳細には、第一逆浸透ユニット１００ａは、供給流１１４を介して、例えば、塩水等の含塩液体を受け取る。水は、第一逆浸透ユニット１００ａのＲＯ膜１０６ａを介して透過側に押し出され、残りの濃縮物は濃縮ライン１２０ａを介して直列に次の逆浸透ユニット１００ｂの濃縮側１０２ｂに通過する。逆浸透ユニットからの濃縮液体は、同様の濃縮ラインを介して連続的に次の逆浸透ユニットに通過する。全ての逆浸透ユニット１００ａ、１００ｂ、…１００ｎの濃縮側１０２ａ、１０２ｂ、…１０２ｎは、各濃縮ライン１２０ａ、１２０ｂ、…１２０ｎ−１によって互いに連続的に接続される。各濃縮ライン内には液体処理デバイスを直列に設置でき、全ての濃縮液体は各デバイスを連続的に通過する。従って、第一液体処理デバイス１２２ａは、第一逆浸透ユニット１００ａ及び第二逆浸透ユニット１００ｂ等の濃縮側１０２ａ及び１０２ｂの間の濃縮ライン１２０ａ内に設置でき、最後から二番目の液体処理デバイス１２２ｎ−２は、前の逆浸透ユニットの濃縮側と、逆浸透ユニット１００ｎ−１の濃縮側１０２ｎ−１との間の濃縮ライン１２０ｎ−２内に設置され、最終液体処理デバイス１２２ｎ−１は、最後から二番目の逆浸透ユニット１００ｎ−１の濃縮側１０２ｎ−１と、最終逆浸透ユニット１００ｎの濃縮側１０２ｎとの間の濃縮ライン１２０ｎ−１内に設置される。これらの液体処理デバイス１２２ａ…１２２ｎ−１は、塩、イオン及び／又は他の物質を形成するスケールを除去することによって、システムを通過する水又は他の液体を更に浄化する。液体処理デバイスは、濾過デバイス、化学物質シーディングデバイス、化学物質注入デバイス及び／又はナノ濾過デバイスであってもよく、別の濾過及び／又はイオン交換を続けてもよい。
【００１８】
濃縮物は、最終逆浸透ユニット１００ｎの濃縮側１０２ｎの出力又は濃縮流１０８から再循環させ、第一再循環ライン１１０ａによってその逆浸透ユニットの透過側１０４ｎに戻し、混合透過物を形成し、その逆浸透ユニットの透過側１０４ｎ内の濃度レベルを増大させる。最終逆浸透ユニット１００ｎの透過側１０４ｎは、第二再循環ライン１１０ｂによって直前の逆浸透ユニット１００ｎ−１の透過側１０４ｎ−１に接続される。混合透過物は、直列の逆浸透ユニットの最終逆浸透ユニット１００ｎの透過側１０４ｎから前の逆浸透ユニット１００ｎ−１の透過側１０４ｎ−１に通過させる。この再循環処理は継続し、再循環ライン１１０ｎ−１は、第二逆浸透ユニット１００ｂの透過側１０４ｂに混合透過物を送出し、第二逆浸透ユニット１００ｂからの混合透過物は第一逆浸透ユニット１００ａの透過側１０４に通過する。第一逆浸透ユニットからの混合透過物は最終段階逆浸透ユニット１０１に供給される。最終段階逆浸透ユニット１０１の透過側１０３ｂの浄化した液体は、そこから生産水又は溶媒ライン１１２によって放出される。
【００１９】
各々の連続的な逆浸透ユニットから前の逆浸透ユニットに透過物を再循環させる処理は、各逆浸透ユニットの透過側の濃度レベルを増大させる効果を有し、ＲＯ膜にかかる濃度差を低減する。従って、各逆浸透ユニットのＲＯ膜を介して濃縮物を押し出すために必要な圧力及び電力は小さくなる。更に、第一段階逆浸透ユニットのＲＯ膜は、低除去膜又は漏出性の膜であってもよく、膜を介して塩イオンを漏出可能にし、膜にかかる濃度差を低減する。言い換えると、第一段階逆浸透ユニットのＲＯ膜は、そうではない場合に必要とされるより、やや多孔性、つまり、より透過性であってもよい。多孔性及び透過性がおおきくなると、コストも低減される。
【００２０】
図面の図２は、液体の浄化方法の第二実施形態の概略図を提供する。図２の第二実施形態の部品は、図１の第一実施形態の対応する部品と基本的に同一であることが分かるが、図２の実施形態の部品は、図１の実施形態の場合の「１」ではなく、数字「２」で始まる参照文字によって指定される。図２に示したシステムの動作方法は、図１の第一実施形態の動作方法に対して上で説明したものと同じであるが、ただし、追加の気化器及び／又は晶析器デバイス２２４が濃縮又は出力流又はライン１０８の出力又は放出端部に設置される。残りの溶媒、例えば、水等は、最終逆浸透ユニット１００ｎの濃縮側１０２ｎから濃縮出力ライン１０８を通過し、このデバイス２２４を介して処理され、固形物は、必要に応じて使用又は廃棄するために回収される（例えば、溶液から沈殿させる、液体を気化させた後に回収する等）。
【００２１】
図面の図３は、液体の浄化方法の第三実施形態の概略図を提供する。図３の第三実施形態の大部分の部品は、図１及び２の第一及び第二実施形態の対応する部品と基本的に同一であることが分かるが、図３の実施形態の部品は、図１及び２の実施形態の場合の「１」又は「２」ではなく、数字「３」で始まる参照文字によって指定される。図３に示したシステムの動作方法は、図２の実施形態の動作方法に対して上で説明したものと一般に同じであるが、ただし、供給流３１４と気化器及び／又は晶析器３２４の間に並列システムがある。図３のシステムでは、第一逆浸透ユニット３０４ａの上流の供給流ライン内にナノ濾過デバイス３２６が直列に設置される。ナノ濾過デバイス３２６は、浸入供給流ライン３１４ａによって供給される濃縮側３２８、送出供給流ライン３１４ｂ、従って第一ＲＯ逆浸透ユニット３００ａの濃縮側３０２ａに透過物を送出する透過側３３０、及び二つの側３２８と３３０の間の逆浸透ユニット要素３３２（（例えば、ナノ逆浸透ユニット等）を含む。接続ライン３１８は、送出供給流ライン３１４ｂと、最終段階逆浸透ユニット３０１の濃縮側３０３ａとの間に延在し、処理した液体を最終段階逆浸透ユニット３０１に送出する。最終段階逆浸透ユニット３０１はまた、図１の第一実施形態に対して上で説明され、図２の第二実施形態で用いられるように、第一逆浸透ユニット３００ａの透過側３０４ａから混合透過物を受け取る。
【００２２】
図３の第三実施形態は更に金属及び固体回収デバイス３３４を含み、ナノ濾過デバイス３２６の濃縮側３２８から相互接続ライン３２０ａを介して濃縮物を受け取り処理し、水及び／又は溶媒回収デバイス３３６は、金属及び固体回収デバイス３３４から相互接続ライン３２０ｂを介して出力された液体を受け取り処理する。処理した水又は溶媒は、水及び／又は溶媒回収デバイス３３６からのライン３２０ｃによって、及び気化器／晶析器３２４からのライン３２０ｄによってシステムから送出される。処理した固体及び／又は濃縮物は、金属及び固体回収デバイス３３４からの出力３０８ａによって、及び気化器／晶析器デバイス３２４からの出力３０８ｂによってシステムから除去される。二つの出力３０８ａ、３０８ｂは、単一の出力宛先、同様に単一の生産水又は溶媒収集点まで延在する二つのライン３２０ｃ及び３２０ｄまで延在する。
【００２３】
図面の図４は、液体の浄化方法の第四実施形態の概略図を提供する。図４の第四実施形態の大部分の部品は、図３の第三実施形態の対応する部品と基本的に同一であることが分かるが、図４の実施形態の部品は、図３の実施形態の場合の「３」ではなく、数字「４」で始まる参照文字によって指定される。図４に示したシステムの動作方法は、図３の実施形態の動作方法に対して上で説明したものと一般に同じであるが、ただし、図３のシステムのナノ濾過デバイス３２６の代わりに電気透析デバイス４２６を設置する。電気透析デバイス４２６は、入力又は濃縮側４２８、出力又は透過側４３０、及びそれらの間の電気透析ユニット又は部品４３２を含む。濃縮液体は、そのデバイスの濃縮側４２８に提供され、電気透析ユニット４３２によってそこで処理され、処理された液体は、出力側４３０からライン４１４ｂを介して第一段階ＲＯユニット４００ａの濃縮側４０２ａに通過させ、ライン４１８を介して最終逆浸透ユニット４０１の濃縮側４０３ａに通過させる。電気透析デバイス４２６の濃縮側４２８はまた、ライン４２０ａを介して金属及び／又は固体回収デバイス４３４に濃縮物を提供し、図４のシステムの残りのものは図３のシステムと同一に動作する。
【００２４】
図面の図５は、液体の浄化方法の第五実施形態の概略図を提供する。図５の第五実施形態の大部分の部品は、図２の第二実施形態の対応する部品と基本的に同一であることが分かるが、図５の実施形態の部品は、図２の実施形態の場合の「２」ではなく、数字「５」で始まる参照文字によって指定される。図５に示したシステムの動作方法は、図２の実施形態の動作方法に対して上で説明したものと一般に同じであるが、ただし、最終ＲＯユニット５００ｎの濃縮側５０２ｎと、晶析器５２４との間には水酸化マグネシウム（ＭｇＯＨ）回収デバイス５３８が配置され、それは、図２〜４の実施形態の気化器及び／又は晶析器デバイスと同一であってもよい。濃縮流ライン５０８ａは、最終段階ＲＯユニット５００aの濃縮側５０２ｎから延在し、ＭｇＯＨ回収デバイス５３８に供給を行う。ＭｇＯＨ回収デバイス５３８からの出力は、第二濃縮ライン５０８ｂによって気化器及び／又は晶析器（又は晶析器）５２４に供給される。石灰及び／又はドロマイト石灰、ソーダ灰、及び／又は水酸化ナトリウムの形態の追加の濃縮物は、追加の供給ライン５４０によってＭｇＯＨ回収デバイスに供給され、ＭｇＯＨ回収デバイスは入力物質を処理し、そこからＭｇＯＨを送出する。他の濃縮物は、処理用のライン又は供給部５０８ｂによって晶析器又は気化器及び／又は晶析器５２４に送出される。気化器及び／又は晶析器５２４は、硫酸カリウム及び結晶塩の固体出力を送出し、生産水の形態の液体はライン５２０によって出力される。生産水はまた、ライン５１２によって最終段階逆浸透ユニット５０１の透過側５０３ｂから送出される。これらの二つのライン５１２と５２０は、図５に示したように、共通の収集点にそれらの生産水の出力を送出してもよい。
【００２５】
本方法によって生成される生産水の体積は、供給水流の体積の少なくとも７０％であってもよい。例えば、生産水の体積は、供給水流の体積の約７０％〜約９５％であってもよい。上記の実施形態の効率の一例として、脱塩プラントの除去流は、本開示内容に従って、三つの逆浸透ユニットを有する第一段階液体浄化と、一つの逆浸透ユニットを有する最終段階液体浄化を含み、第二の第一段階逆浸透ユニットの後にイオン交換を備えた逆浸透システムを介して処理した。以下の表１は、三つの濃縮流の濃縮物、並びに最終段階液体浄化からの透過流の濃縮物を示す。第三ＲＯユニットの濃縮流からは２６％の濃縮物を実現できる。
【００２６】
【表１】
2018515340.tif 000003
【００２７】
上の表１で説明したように、第三ＲＯユニットからの濃縮流を更に処理し、ドロマイド石灰を加えることによって水酸化マグネシウムを回収することもできることに留意されたい。更に、上の表１で説明したように、第三ＲＯユニットからの濃縮流は、図２〜５の概略図に示したように三段階晶析器に供給でき、そこでは、最大９９．８％の純度の石膏、水酸化マグネシウム及び結晶塩を得ることができ、水が回収される。
【００２８】
本発明は、上記の実施形態には限定されないが、以降の請求項の範囲内の任意の及び全ての実施形態を包含すると理解される。
【図１】
2018515340.tif 000004
【図２】
2018515340.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018515340.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月18日(2017.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の浄化方法であって、
（ａ）複数の第一段階逆浸透ユニットを設けることを含む第一段階液体浄化を実行し、前記第一段階逆浸透ユニットは、第一逆浸透ユニットから最終逆浸透ユニットまで互いに直列に配置され、前記第一段階逆浸透ユニットは各々、濃縮側、透過側、及び前記透過側から前記濃縮側を分離する逆浸透膜を有し、前記第一段階逆浸透ユニットの各々の濃縮側は、次の逆浸透ユニットの濃縮側と連続的に連絡し、前記第一段階逆浸透ユニットの各々の透過側は、前の逆浸透ユニットの透過側と連続的に連絡する、ステップと、
（ｂ）前記第一段階逆浸透ユニットの第一逆浸透ユニットの少なくとも濃縮側と連絡するナノ濾過ＯＲ電気透析デバイスを設けるステップと、
（ｃ）前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイスと連絡する金属及び固体回収デバイスを設けるステップと、
（ｄ）前記金属及び固体回収デバイスと連絡する溶媒回収デバイスを設けるステップと、
（ｅ）前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイス、前記金属及び固体回収デバイス及び前記溶媒回収デバイスを介して液体を処理し、
前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイス、前記金属及び固体回収デバイス及び前記溶媒回収デバイスは互いに直列に配置される、ステップと、
（ｆ）少なくとも一つの最終段階逆浸透ユニットを設けることを含む最終段階液体浄化を実行し、前記最終段階逆浸透ユニットは、濃縮側、透過側、及び前記透過側から前記濃縮側を分離する逆浸透膜を有し、前記最終段階逆浸透ユニットの濃縮側は、前記直列の第一段階逆浸透ユニットの第一逆浸透ユニットの透過側と連絡する、ステップを備え、
前記第一段階液体浄化は、前記第一段階逆浸透ユニットの濃縮側内の含塩液体の供給流を連続的に受け取ることと、逆浸透によって前記逆浸透ユニットの濃縮側から透過側に純粋な水を押し出すことと、前記最終逆浸透ユニットの濃縮側から、前記最終逆浸透ユニットの透過側に濃縮物の少なくとも一部を送り、混合透過物を形成することと、前記最終逆浸透ユニットの前の逆浸透ユニットの透過側で混合透過物を連続的に受け取ることを含み、
前記最終段階逆浸透は、前記最終段階逆浸透ユニットの濃縮側で混合透過物の供給流を受け取ることと、前記最終段階逆浸透ユニットの濃縮側から、前記最終段階逆浸透ユニットの透過側に純粋な水を押し出すことと、前記最終段階逆浸透ユニットの透過側から前記純粋な水を放出し、浄化した水を提供することを含む、液体の浄化方法。
【請求項２】
隣接する第一段階逆浸透ユニットの濃縮側の間に液体処理デバイスを設けるステップと、
前記液体処理デバイスに含塩液体の供給流を供給するステップを更に含み、
前記液体処理デバイスは、濾過システム、化学物質シーディングシステム、化学物質注入システム、及びナノ濾過ＯＲ電気透析システムからなるグループから選択された少なくとも一つの処理デバイスを含む、請求項１に記載の液体の浄化方法。
【請求項３】
前記第一段階逆浸透ユニットの各々の逆浸透膜は低除去膜であり、前記最終段階逆浸透ユニットの逆浸透膜は高除去膜である、請求項１に記載の液体の浄化方法。
【請求項４】
前記第一段階逆浸透ユニットの最終逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する気化器及び／又は晶析器デバイスを設けるステップと、
前記最終逆浸透ユニットの濃縮側から前記気化器及び／又は晶析器デバイスに濃縮物の少なくとも一部を通過させるステップと、
を更に含む、請求項１に記載の液体の浄化方法。
【請求項５】
前記最終逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する水酸化マグネシウム回収デバイスを設けるステップを更に含む、請求項１に記載の液体の浄化方法。
【請求項６】
液体の浄化システムであって、
（ａ）第一段階逆浸透ユニットが第一逆浸透ユニットから最終逆浸透ユニットまで互いに直列に配置され、前記第一段階逆浸透ユニットは各々濃縮側、透過側、及び前記透過側から前記濃縮側を分離する逆浸透膜を有し、前記第一段階逆浸透ユニットの各々の濃縮側は次の逆浸透ユニットの濃縮側と連続的に連絡し、前記第一段階逆浸透ユニットの各々の透過側は前の逆浸透ユニットの透過側と連続的に連絡する、複数の第一段階逆浸透ユニットと、
（ｂ）前記第一逆浸透ユニットの少なくとも濃縮側と連絡するナノ濾過ＯＲ電気透析デバイスと、
（ｃ）前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイスと連絡する金属及び固体回収デバイスと、
（ｄ）前記金属及び固体回収デバイスと連絡し、
前記ナノ濾過ＯＲ電気透析デバイス、及び前記金属及び固体回収デバイスと直列に配置される溶媒回収デバイスと、
（ｅ）最終段階逆浸透ユニットが濃縮側、透過側、及び前記透過側から前記濃縮側を分離する逆浸透膜を有し、前記最終段階逆浸透ユニットの濃縮側は、前記第一段階逆浸透ユニットの第一逆浸透ユニットの透過側と連絡する、少なくとも一つの最終段階逆浸透ユニットと、
を備える、液体の浄化システム。
【請求項７】
前記第一段階逆浸透ユニットの各々の逆浸透膜は低除去膜であり、前記最終段階逆浸透ユニットの逆浸透膜は高除去膜である、請求項６に記載の液体の浄化システム。
【請求項８】
前記第一段階逆浸透ユニットの最終逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する気化器及び／又は晶析器デバイスを更に備える、請求項６に記載の液体の浄化システム。
【請求項９】
前記第一段階逆浸透ユニットの最終逆浸透ユニットの濃縮側と連絡する気化器及び／又は晶析器デバイスを更に備える、請求項６に記載の液体の浄化システム。
【国際調査報告】
2018515340.tif 000009
2018515340.tif 000010