УПРАВЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ В СИСТЕМАХ ФИЛЬТРОВАНИЯ И СВЯЗАННЫЕ СПОСОБЫ

1. Способ концентрирования минорного компонента подаваемой жидкости, который включает этапы, на которых:
устанавливают разность гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования в первом фильтре, принимающем подаваемую жидкость, которая содержит основной компонент и минорный компонент, для того, чтобы получать первый пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению к подаваемой жидкости, и первый ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению к подаваемой жидкости;
устанавливают разность гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования во втором фильтре, принимающем по меньшей мере часть первого пермеата для того, чтобы получать второй пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению к первому пермеату, и второй ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению к первому пермеату;
установление разности гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования в третьем фильтре, принимающем по меньшей мере часть второго ретентата, для того, чтобы получать третий пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению ко второму ретентату, и третий ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению ко второму ретентату; и
повторно используют по меньшей мере часть третьего ретентата на стороне ретентата первого фильтра и смешивают часть третьего ретентата по меньшей мере с частью подаваемой жидкости,
причем минорный компонент присутствует в третьем ретентате с массовой долей и минорный компонент присутствует в подаваемой жидкости с массовой долей, и
более низкая массовая доля минорного компонента в третьем ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,5 от более высокой массовой доли минорного компонента в третьем ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
2. Способ концентрирования минорного компонента подаваемой жидкости, который включает этапы, на которых:
устанавливают разность гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования в первом фильтре, принимающем подаваемую жидкость, которая содержит основной компонент и минорный компонент, для того, чтобы получать первый пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению к подаваемой жидкости, и первый ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению к подаваемой жидкости;
устанавливают разность гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования во втором фильтре, принимающем по меньшей мере часть первого пермеата, для того, чтобы получать второй пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению к первому пермеату, и второй ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению к первому пермеату;
устанавливают разность гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования в третьем фильтре, принимающем по меньшей мере часть второго ретентата, для того, чтобы получать третий пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению ко второму ретентату, и третий ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению ко второму ретентату; и
повторно используют по меньшей мере часть третьего ретентата на стороне ретентата первого фильтра и смешивают часть третьего ретентата по меньшей мере с частью подаваемой жидкости,
причем более низкое осмотическое давление третьего ретентата и осмотическое давление подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,5 от более высокого осмотического давления третьего ретентата и осмотического давления подаваемой жидкости.
3. Способ по любому одному из пп. 1-2, в котором более низкая массовая доля минорного компонента в третьем ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,75 от более высокой массовой доли минорного компонента в третьем ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
4. Способ по любому одному из пп. 1-2, в котором более низкая массовая доля минорного компонента в третьем ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,9 от более высокой массовой доли минорного компонента в третьем ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
5. Способ по любому одному из пп. 1-2, в котором более низкая массовая доля минорного компонента в третьем ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,95 от более высокой массовой доли минорного компонента в третьем ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
6. Способ по любому одному из пп. 1-2, в котором более низкая массовая доля минорного компонента в третьем ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,98 от более высокой массовой доли минорного компонента в третьем ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
7. Способ по любому одному из пп. 1-2, в котором более низкая массовая доля минорного компонента в третьем ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,99 от более высокой массовой доли минорного компонента в третьем ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
8. Способ концентрирования минорного компонента подаваемой жидкости, который включает этапы, на которых:
устанавливают разность гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования в первом фильтре, принимающем подаваемую жидкость, которая содержит основной компонент и минорный компонент, для того, чтобы получать первый пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению к подаваемой жидкости, и первый ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению к подаваемой жидкости;
устанавливают разность гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования во втором фильтре, принимающем по меньшей мере часть первого пермеата, для того, чтобы получать второй пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению к первому пермеату, и второй ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению к первому пермеату;
устанавливают разность гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования в третьем фильтре, принимающем по меньшей мере часть первого ретентата, для того, чтобы получать третий пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению к первому ретентату, и третий ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению к первому ретентату; и
смешивают по меньшей мере часть второго ретентата по меньшей мере с частью третьего пермеата;
причем минорный компонент присутствует во втором ретентате с массовой долей и минорный компонент присутствует в третьем пермеате с массовой долей, и
более низкая массовая доля минорного компонента во втором ретентате и массовая доля минорного компонента в третьем пермеате составляет по меньшей мере приблизительно 0,5 от более высокой массовой доли минорного компонента во втором ретентате и массовой доли минорного компонента в третьем пермеате.
9. Способ концентрирования минорного компонента подаваемой жидкости, который включает этапы, на которых:
устанавливают разность гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования в первом фильтре, принимающем подаваемую жидкость, которая содержит основной компонент и минорный компонент, для того, чтобы получать первый пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению к подаваемой жидкости, и первый ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению к подаваемой жидкости;
устанавливают разность гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования во втором фильтре, принимающем по меньшей мере часть первого пермеата, для того, чтобы получать второй пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению к первому пермеату, и второй ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению к первому пермеату;
устанавливают разность гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования в третьем фильтре, принимающем по меньшей мере часть первого ретентата, для того, чтобы получать третий пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению к первому ретентату, и третий ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению к первому ретентату; и
смешивают по меньшей мере часть второго ретентата по меньшей с мере частью третьего пермеата;
причем более низкое осмотическое давление второго ретентата и осмотическое давление третьего пермеата составляет меньшей мере приблизительно 0,5 от более высокого осмотического давления второго ретентата и осмотического давления третьего пермеата.
10. Способ по любому одному из пп. 8-9, в котором более низкая массовая доля минорного компонента во втором ретентате и массовая доля минорного компонента в третьем пермеате составляет по меньшей мере приблизительно 0,75 от более высокой массовой доли минорного компонента во втором ретентате и массовой доли минорного компонента в третьем пермеате.
11. Способ по любому одному из пп. 8-9, в котором более низкая массовая доля минорного компонента во втором ретентате и массовая доля минорного компонента в третьем пермеате составляет по меньшей мере приблизительно 0,9 от более высокой массовой доли минорного компонента во втором ретентате и массовой доли минорного компонента в третьем пермеате.
12. Способ по любому одному из пп. 8-9, в котором более низкая массовая доля минорного компонента во втором ретентате и массовая доля минорного компонента в третьем пермеате составляет по меньшей мере приблизительно 0,95 от более высокой массовой доли минорного компонента во втором ретентате и массовой доли минорного компонента в третьем пермеате.
13. Способ по любому одному из пп. 8-9, в котором более низкая массовая доля минорного компонента во втором ретентате и массовая доля минорного компонента в третьем пермеате составляет по меньшей мере приблизительно 0,98 от более высокой массовой доли минорного компонента во втором ретентате и массовой доли минорного компонента в третьем пермеате.
14. Способ по любому одному из пп. 8-9, в котором более низкая массовая доля минорного компонента во втором ретентате и массовая доля минорного компонента в третьем пермеате составляет по меньшей мере приблизительно 0,99 от более высокой массовой доли минорного компонента во втором ретентате и массовой доли минорного компонента в третьем пермеате.
15. Способ по любому одному из пп. 8-14, который включает установление разности гидравлического давления на протяжении среды для фильтрования четвертого фильтра, принимающего по меньшей мере часть смеси второго ретентата и третьего пермеата, для того, чтобы получать четвертый пермеат, обогащенный основным компонентом по отношению к смеси второго ретентата и третьего пермеата, и четвертый ретентат, обогащенный минорным компонентом по отношению к смеси второго ретентата и третьего пермеата.
16. Способ по п. 15, который включает повторное использование по меньшей мере части четвертого ретентата в первом фильтре.
17. Способ по п. 16, в котором:
минорный компонент присутствует в четвертом ретентате с определенной массовой долей,
минорный компонент присутствует в подаваемой жидкости с определенной массовой долей, и
более низкая массовая доля минорного компонента в четвертом ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости по меньшей мере приблизительно в 0,5 от более высокой массовой доли минорного компонента в четвертом ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
18. Способ по п. 16, в котором:
минорный компонент присутствует в четвертом ретентате с определенной массовой долей,
минорный компонент присутствует в подаваемой жидкости с определенной массовой долей, и
более низкая массовая доля минорного компонента в четвертом ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,75 от более высокой массовой доли минорного компонента в четвертом ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
19. Способ по п. 16, в котором:
минорный компонент присутствует в четвертом ретентате с определенной массовой долей,
минорный компонент присутствует в подаваемой жидкости с определенной массовой долей, и
более низкая массовая доля минорного компонента в четвертом ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,9 от более высокой массовой доли минорного компонента в четвертом ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
20. Способ по п. 16, в котором:
минорный компонент присутствует в четвертом ретентате с определенной массовой долей,
минорный компонент присутствует в подаваемой жидкости с определенной массовой долей, и
более низкая массовая доля минорного компонента в четвертом ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,95 от более высокой массовой доли минорного компонента в четвертом ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
21. Способ по п. 16, в котором:
минорный компонент присутствует в четвертом ретентате с определенной массовой долей,
минорный компонент присутствует в подаваемой жидкости с определенной массовой долей, и
более низкая массовая доля минорного компонента в четвертом ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,98 от более высокой массовой доли минорного компонента в четвертом ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
22. Способ по п. 16, в котором:
минорный компонент присутствует в четвертом ретентате с определенной массовой долей,
минорный компонент присутствует в подаваемой жидкости с определенной массовой долей, и
более низкая массовая доля минорного компонента в четвертом ретентате и массовая доля минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,99 от более высокой массовой доли минорного компонента в четвертом ретентате и массовой доли минорного компонента в подаваемой жидкости.
23. Способ по любому одному из пп. 16-22, в котором более низкое осмотическое давление четвертого ретентата и осмотическое давление подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,50 от более высокого осмотического давления четвертого ретентата и осмотического давления подаваемой жидкости.
24. Способ по любому одному из пп. 1-23, в котором основной компонент является неионным и имеет молекулярную массу меньше приблизительно 150 г/моль.
25. Способ по п. 24, в котором основным компонентом является вода.
26. Способ по любому одному из пп. 1-25, в котором минорный компонент является неионным и имеет молекулярную массу меньше приблизительно 150 г/моль.
27. Способ по п. 26, в котором минорным компонентом является этанол.
28. Способ по любому одному из пп. 1-27, в котором концентрация минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,001% по массе.
29. Способ по любому одному из пп. 1-27, в котором концентрация минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,01% по массе.
30. Способ по любому одному из пп. 1-27, в котором концентрация минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 0,1% по массе.
31. Способ по любому одному из пп. 1-27, в котором концентрация минорного компонента в подаваемой жидкости составляет по меньшей мере приблизительно 1% по массе.
32. Способ по любому одному из пп. 1-27, в котором минорный компонент представляет собой второй наиболее избыточный компонент в подаваемой жидкости, по массе.
33. Способ по любому одному из пп. 1-32, в котором процентная доля задерживания минорного компонента в отношении среды для фильтрования первого фильтра, второго фильтра и/или третьего фильтра составляет между приблизительно 10% и приблизительно 99%.
34. Способ по любому одному из пп. 1-32, в котором процентная доля задерживания минорного компонента в отношении среды для фильтрования первого фильтра, второго фильтра и/или третьего фильтра составляет между приблизительно 10% и приблизительно 95%.
35. Способ по любому одному из пп. 1-32, в котором процентная доля задерживания минорного компонента в отношении среды для фильтрования первого фильтра, второго фильтра и/или третьего фильтра составляет между приблизительно 35% и приблизительно 90%.
36. Способ по любому одному из пп. 1-32, в котором процентная доля задерживания минорного компонента в отношении среды для фильтрования первого фильтра, второго фильтра и/или третьего фильтра составляет между приблизительно 60% и приблизительно 90%.
37. Способ по любому одному из пп. 1-36, в котором первый фильтр и второй фильтр непосредственно соединены по текучей среде.
38. Способ по любому одному из пп. 1-36, в котором второй фильтр и третий фильтр непосредственно соединены по текучей среде.
39. Способ по любому одному из пп. 1-38, в котором по меньшей мере одна из среды для фильтрования первого фильтра, среды для фильтрования второго фильтра и среды для фильтрования третьего фильтра содержит полимерную фильтрующую мембрану.
40. Способ по любому одному из пп. 15-39, в котором среда для фильтрования четвертого фильтра содержит фильтрующую мембрану.
41. Способ по любому одному из пп. 39-40, в котором фильтрующая мембрана содержит мембрану обратного осмоса.
42. Способ по любому одному из пп. 39-40, в котором фильтрующая мембрана содержит нанофильтрующую мембрану.
43. Способ по любому одному из пп. 39-40, в котором фильтрующая мембрана содержит ультрафильтрующую мембрану.
44. Система фильтрования, которая содержит:
первый фильтр, который содержит первую среду для фильтрования, определяющую сторону пермеата и сторону ретентата первого фильтра, причем сторона ретентата первого фильтра соединена по текучей среде с подаваемым потоком;
второй фильтр, который содержит вторую среду для фильтрования, определяющую сторону пермеата и сторону ретентата второго фильтра, причем сторона ретентата второго фильтра соединена по текучей среде со стороной пермеата первого фильтра;
третий фильтр, который содержит третью среду для фильтрования, определяющую сторону пермеата и сторону ретентата третьего фильтра, причем сторона ретентата третьего фильтра соединена по текучей среде со стороной ретентата второго фильтра; и
соединение по текучей среде между стороной ретентата третьего фильтра и стороной ретентата первого фильтра.
45. Система фильтрования, которая содержит:
первый фильтр, который содержит первую среду для фильтрования, определяющую сторону пермеата и сторону ретентата первого фильтра, причем сторона ретентата первого фильтра соединена по текучей среде с подаваемым потоком;
второй фильтр, который содержит вторую среду для фильтрования, определяющую сторону пермеата и сторону ретентата второго фильтра, причем сторона ретентата второго фильтра соединена по текучей среде со стороной пермеата первого фильтра;
третий фильтр, который содержит третью среду для фильтрования, определяющую сторону пермеата и сторону ретентата третьего фильтра, причем сторона ретентата третьего фильтра соединена по текучей среде со стороной ретентата первого фильтра; и
соединение по текучей среде между стороной ретентата второго фильтра и стороной пермеата третьего фильтра.
46. Система по п. 45, которая содержит четвертый фильтр, который содержит четвертую среду для фильтрования, определяющую сторону пермеата и сторону ретентата четвертого фильтра, сторона ретентата четвертого фильтра соединена по текучей среде со стороной ретентата второго фильтра и стороной пермеата третьего фильтра.
47. Система по п. 46, которая содержит соединение по текучей среде между стороной ретентата четвертого фильтра и стороной ретентата первого фильтра.
2
48. Система по любому одному из пп. 44-47, в которой по меньшей мере один из первого фильтра, второго фильтра и третьего фильтра содержит сосуд, который вмещает среду для фильтрования, и сосуд выполнен с возможностью выдерживать внутреннее манометрическое гидравлическле давление по меньшей мере приблизительно 3900 фунтов/дюйм без разрушения.
2
49. Система по любому одному из пп. 44-47, которая содержит насос, соединенный по текучей среде со вторым фильтром и третьим фильтром и выполненный с возможностью транспортировать жидкость из второго фильтра в третий фильтр, где насос выполнен с возможностью выдерживать гидравлическое давление по меньшей мере приблизительно 400 фунтов/дюйм без отказа.
50. Система по любому одному из пп. 44-49, в которой первый фильтр и второй фильтр непосредственно соединены по текучей среде.
51. Система по любому одному из пп. 44-50, в которой второй фильтр и третий фильтр непосредственно соединены по текучей среде.
52. Система по любому одному из пп. 44-51, в которой по меньшей мере одна из среды для фильтрования первого фильтра, среды для фильтрования второго фильтра и среды для фильтрования третьего фильтра содержит фильтрующую мембрану.
53. Система по любому одному из пп. 46-52, в которой среда для фильтрования четвертого фильтра содержит фильтрующую мембрану.
54. Система по любому одному из пп. 52-53, в которой фильтрующая мембрана содержит мембрану обратного осмоса.
55. Система по любому одному из пп. 52-53, в которой фильтрующая мембрана содержит нанофильтрующую мембрану.
56. Система по любому одному из пп. 52-53, в которой фильтрующая мембрана содержит ультрафильтрующую мембрану.