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就地淡化装置

阅读：593发布：2020-05-11

专利汇可以提供就地淡化装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种就地淡化装置，包括设有反渗透介质的反渗透装置(15)，在使用时，所述反渗透装置位于水体之内，该水体所处的周围的物理化学条件通常不同于地表的条件，所述反渗透装置设有通向反渗透介质一侧的入口(17)，在使用时，所述入口将位于水体的上表面之下，所述反渗透装置设有通向反渗透介质一侧并通向装置外部的浓缩液出口(25)，该浓缩液出口间隔地位于入口的下面，以便将浓缩液排回到水体中，所述反渗透装置设有通向反渗透介质另一侧的渗透液出口(27)，该渗透液出口与从水体延伸出的输送管连通，设于水体和反渗透装置之间的泵 (23)，该泵适合增压位于反渗透介质一侧的水。，下面是就地淡化装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种就地淡化装置，包括：
一段管状钻孔壳体，其在使用时放置于钻孔内，所述壳体包括两个沿着钻孔中水面下的一段壳体在轴向间隔的位置设置的过滤器部分；
密封装置，其位于所述壳体的两个过滤器部分之间，所述密封装置将钻孔壳体的内部分成上部和下部；
反渗透装置，其支撑于所述壳体内并具有反渗透介质，所述反渗透装置设有在所述壳体内部的上部和所述反渗透介质的一侧之间提供连通的入口，所述反渗透装置设有在反渗透介质的一侧和所述壳体内部的下部之间提供连通的浓缩液出口，所述反渗透装置设有通向反渗透介质另一侧的渗透液出口，所述渗透液出口与从水体延伸出的输送管相连通；以及
 泵，其在压力下将水从所述壳体内部的上部输送至所述入口，由此，穿过反渗透介质而产生的压力差促进反渗透。
2.如权利要求1所述的就地淡化装置，其特征在于，所述渗透液出口连接于泵吸装置，该泵吸装置抽取通过反渗透介质的渗透液。
3.如权利要求1所述的就地淡化装置，其特征在于，所述渗透液出口通向大气。
4.如权利要求1所述的就地淡化装置，其特征在于，所述反渗透装置包括第一套反渗透部件，所述第一套反渗透部件包括至少两个平行连接于所述入口的反渗透部件。
5.如权利要求4所述的就地淡化装置，其特征在于，所述反渗透装置包括从第一套反渗透部件顺流串联连接的第二套反渗透部件，所述第二套反渗透部件的浓缩液出口承受着代表水体内装置的最低位置的静水压力，该压力小于施加于反渗透介质一侧的压力。
6.如权利要求5所述的就地淡化装置，其特征在于，所述第一套和第二套反渗透部件各包括一组反渗透单元。
7.如权利要求1所述的就地淡化装置，其特征在于，所述浓缩液出口由排出阀控制，在反渗透介质一侧的压力下降到预定压力值之下的时候，该排出阀将关闭，所述预定压力值应该至少等于反渗透装置所需的运行压力。
8.如权利要求1所述的就地淡化装置，其特征在于，所述密封装置包括膨胀型封隔器，其能有选择地膨胀以提供密封。
9.如权利要求1所述的就地淡化装置，其特征在于，所述壳体、泵和密封装置包括可从一段壳体上拆卸的装置。
10.如权利要求1所述的就地淡化装置，其特征在于，所述一段包括过滤器部分的壳体设置在钻孔壳体的下端。

说明书全文

就地淡化装置

技术领域

[0001] 本发明涉及利用反渗透处理对包含海水和地下水在内的淡盐水或盐水的淡化。本发明能就地处理这种水，并能呈现出显著的优势。

[0002] 背景技术

[0003] 当位于反渗透介质一侧的水溶液内的溶质的化学势小于位于反渗透介质另一侧的纯水溶液(水)内的溶质的化学势时，就会产生渗透压力，结果，溶剂自然地穿过反渗透介质渗入水溶液中，以使化学势相等，因此，通过反渗透介质施加渗透压力。 [0004] 在反渗透中，比渗透压力更大的压力施加于水溶液，这样就会使溶剂从溶液通过反渗透介质渗透，而溶质不扩散并在溶液中保持一定距离。因此，水溶液变得更浓，并且具有低溶质浓度的水积存在反渗透介质的另一侧。通过这种处理，水可以“淡化”。 [0005] 对于非饮用水源的淡化而言，反渗透已经成为更可行技术，虽然这种反渗透比传统的水萃取更昂贵，但这种技术正开始用于更偏远地区和几乎没有供选方案的干旱地区。后者的例子是盛产石油的海湾国家、加利福尼亚和美国其他地方的干旱地区。在澳大利亚，位于Yulara的艾尔斯岩渡假村(the Ayers Rock resort)依靠反渗透处理的地下水。除此之外，西澳大利亚的佩思目前正在投产一个大型海水淡化工厂，作为优选以处理增加的需求和减少的降雨的问题。

[0006] 当有更多的盐时，通过反渗透的淡化通常是要耗费大量能量的，非饮用水在压力下穿过反渗透介质分离槽而被抽出，并且水溶液穿过反渗透介质扩散，而盐和杂质被反渗透介质滤除并集中在原料流中。这样产生了需要恰当处理的盐废弃物。 [0007] 而且，在现有的反渗透系统中，需要用于在反渗透装置中淡化地面上蓄存的水的设施。将水暴露于氧气和阳光，会导致如海藻生长的增强的生物活性，和如铁氧化的物理化学的反应，以及能导致阻碍反渗透介质发挥作用的降雨量，因此，水必须在淡化前进行预处理。

发明内容

[0008] 本发明通过在水体内应用反渗透处理，能够就地处理淡盐水或盐水，所述淡盐水或盐水来自地下含水层、地表水和包括海水和含盐的地下水在内的水域，其能避免现有系统存在的一些问题。水的就地处理避免了由于水遭受大气、阳光等类似影响而引起的反应。 [0009] 根据本发明的一个方面在于，就地淡化设备包括设有反渗透介质的反渗透装置，在使用中，反渗透装置位于水体内，所述反渗透装置设有通向反渗透介质一侧的入口，在使用中，该入口位于水体的上表面之下，所述反渗透装置设有通向反渗透介质一侧并通向外壳的外面的浓缩液出口，该浓缩液出口间隔地位于入口的下面，所述反渗透装置设有通向反渗透介质另一侧的渗透液出口，该渗透液出口与从水体延伸出的输送管连通，和设于水体和反渗透装置之间的泵，该泵适合增压位于反渗透介质一侧的水。

[0010] 根据本发明优选的特征，所述水体包括地表水体，其包括湖、河、海、河口或类似的水体。

[0011] 根据本发明优选的特征，所述水体包括地下含水层，所述上表面包括地下水位和/或蓄水池的测压管液面。

[0012] 根据本发明优选的特征，所述反渗透装置适合位于延伸到含水层里的钻孔内。 [0013] 根据本发明优选的特征，所述反渗透装置包括从第一套反渗透部件顺流串联连接的第二套反渗透部件，所述第二套反渗透部件的浓缩液出口承受着代表水体内装置的最低位置的静水压力，该压力小于施加于反渗透介质一侧的压力。

[0014] 根据本发明优选的特征，第一套和第二套反渗透部件各包括一组反渗透单元。 [0015] 根据本发明优选的特征，泵和第二泵装置包括通过一组阀连接于入口和渗透液出口的普通泵，由此，通过可控的阀的作用，所述普通泵能将所述水引入到入口，以及从渗透液出口输送渗透液。

[0016] 本发明的另一方面在于，就地淡化装置包括一段管状钻孔壳体，其在使用时放置于钻孔内，所述壳体包括两个沿着钻孔中水面下的一段壳体在轴向间隔的位置设置的过滤器部分；密封装置，其位于所述壳体的两个过滤器部分之间，所述密封装置将钻孔壳体的内部分成上部和下部；反渗透装置，其支撑于所述壳体内并具有反渗透装置，所述反渗透装置设有在所述上部和所述反渗透介质的一侧之间提供连通的入口，所述反渗透装置设有在反渗透介质的一侧和所述下部之间提供连通的浓缩液出口，所述反渗透装置设有通向反渗透介质另一侧的渗透液出口，所述渗透液出口与从水体延伸出的输送管相连通；以及泵，其在压力下将水从所述上部输送至所述入口，由此，穿过反渗透介质而产生的压力差促进反渗透。

[0017] 根据本发明的优选特征，所述浓缩液出口由排出阀控制，在反渗透介质一侧的压力下降到预定压力值之下的时候，该排出阀将关闭，所述预定压力值应该至少等于反渗透装置的下端所需的运行压力。

[0018] 根据本发明的优选特征，所述密封装置包括膨胀型封隔器，其能有选择地膨胀以提供密封。

[0019] 根据本发明的优选特征，所述壳体、泵和密封装置包括可从一段壳体上拆卸的装置。

[0020] 根据本发明的优选特征，所述那段壳体包括钻孔壳体的一部分。 [0021] 根据本发明的优选特征，所述一段壳体适合设置在钻孔壳体的下端。 [0022] 本发明的另一个方面在于就地淡化装置包括钻孔壳体，其位于钻孔内，所述壳体在壳体内的水面之下的位置设有过滤器部分；密封装置，其可容纳于所述壳体内，并在使用时，适于将在所述过滤器部分附近的所述壳体的内部分为上部和下部，密封装置位于所述过滤器部分之间；反渗透装置，其具有反渗透介质，所述反渗透装置设有在壳体内部的上部和反渗透介质的一侧之间连通的入口，所述反渗透装置设有在反渗透介质的一侧和壳体内部的下部之间提供连通的浓缩液出口，所述反渗透装置设有通向反渗透介质另一侧的渗透液出口，所述渗透液出口与从水体延伸出的输送管相连通；泵，其适用于在压力下将水从壳体内部的所述上部输送至所述入口，由此，穿过反渗透介质而产生的压力差将促进反渗透。 [0023] 根据本发明的优选特征，所述过滤器部分包括沿着一段壳体在轴向间隔的位置设置的两个过滤器部分。

[0024] 根据本发明的优选特征，所述浓缩液出口由排出阀控制，在反渗透介质一侧的压力下降到预定压力值之下的时候，该排出阀将关闭，所述预定压力值至少等于反渗透装置的下端所需运行压力。

[0025] 根据本发明的优选特征，所述密封装置包括膨胀型封隔器，其能有选择地膨胀以提供密封。

[0026] 根据本发明的优选特征，所述密封装置包括套筒，其可容纳于所述过滤器部分，以沿着一段壳体在轴向间隔的位置设置两个过滤器部分。

[0027] 根据本发明的优选特征，所述外壳、泵和密封装置包括可从一段壳体上拆卸的装置。

[0028] 根据本发明的上述各方面的优选特征，本发明的渗透液出口连接于泵吸装置，该泵吸装置抽取通过反渗透介质的渗透液。

[0029] 根据本发明的上述各方面的优选特征，所述渗透液出口通向大气。 [0030] 根据本发明的上述各方面的优选特征，所述反渗透装置包括第一套反渗透部件，所述第一套反渗透部件包括至少两个平行连接于所述入口的第一反渗透部件。 [0031] 根据下面几个特定实施例的描述，将会对本发明更充分地理解。 [0032] 附图说明

[0033] 以下将参考下面的附图进行描述。

[0034] 图1为描述本发明各实施例的操作示意图；

[0035] 图2和3是本发明第一个实施例的示意图；

[0036] 图4为本发明第二个实施例的示意图；

[0037] 图5A和图5B为本发明第三个实施例联合的剖面侧视图。

[0038] 具体实施方式

[0039] 各实施例使用低成本淡化的概念，低成本淡化是使用常规反渗透的处理方法，通过向下钻进技术，其水源是淡盐水、盐水或其它低质的地下水。虽然双重过滤的设计是优选的，但意图是在不需要任何钻孔的实质的修改的情况下，根据实施例的装置可以置于基本常规的钻孔内。就地装置设计成能利用钻孔内天然含盐的地下水与反渗透的废液之间密度差，自然地将反渗透的废液分散回含水层，更浓和更多盐的反渗透废液通过“锥进”的方式，穿过较小浓度的地下水，在重力作用下，垂直向下穿过含水层，并积累在含水层的底部。 [0040] 合适的反渗透井的构造是双重过滤井，具有使含盐的地下水进入到井下反渗透装置的上部过滤器，和使含盐的废液散入天然含盐的含水层的下部过滤器。两层过滤器可以通过井下作业常用的膨胀型封隔器分开。

[0041] 实施例的操作原理在图1中示意地描述，描述了具有过滤器部分13的钻孔11，在过滤器部分13下端水可以通过。钻孔容纳有反渗透装置15，反渗透装置15设有入口17。此外，入口联接于泵23，泵23将水从含水层输送至入口17，以将反渗透介质入口侧的压力保持在介质的所需压力。反渗透装置15设有浓缩液出口25，浓缩液出口25通向与入口17共有的反渗透介质的一侧。浓缩液出口25是最低的，以便使来自反渗透装置15的更稠的反渗透浓缩液通过下过滤器向外注入含水层的更深部分，如果在浓缩液和周围的地下水之间存在密度差，那么随着时间的过去，在重力的影响下将趋向于向下流入含水层的下部。反渗透装置15还设有渗透液出口27，渗透液出口27通向反渗透介质的另一侧，目的是接纳流过反渗透介质的渗透液。渗透液出口可以联接于另一个用于从渗透液出口抽取渗透液的泵(未示出)。此外，渗透液出口通向大气。

[0042] 从含水层向入口17输送水的第一个泵23的应用，能使入口17处的压力高于反渗透装置周围由地下水位形成的固有的静水压力，并调节通过入口17施加于反渗透介质一侧的压力值P1。入口与渗透液出口27内水的压头P2之间的压力差值ΔP将主要由泵的输送压力决定。在反渗透介质的渗透侧的低压可以通过向表面泵吸渗透液来减小。 [0043] 各实施例的原理包括反渗透装置的就地操作，由此，送入装置中的水留在其自己的环境中，直到其通过反渗透膜渗透。

[0044] 第一个实施例如图2和图3所示，包括一装置(如图3所示)，在该装置中，反渗透装置或多个装置的入口17连接于输入泵23，输入泵23以高于入口固有的静水压力的压力将地下水输向入口。渗透液从渗透液出口27输入贮水池31，贮水池设置有用来从贮水池抽取渗透液的第二个泵33。贮水池通过管35通向大气。

[0045] 如图2所示，反渗透装置15包括三个反渗透装置15a、15b和15c，每个反渗透装置包括一系列串联联接的反渗透单元。这些装置纵向地设置于钻孔内。输入泵23从含水层向两个最低的装置15b和15c输入地下水，以便使第一装置和第二装置相对贮水池和输入泵基本并联连接。每个装置的入口17位于最下端，各装置的每个单元设有渗透液出口27，出口27向连接于泵9(未示出)的常用的输送管路输送渗透液。此外，各装置的最上面的单元连接于浓缩液出口25，由此，从第一装置和第二装置排出的废液被引入最上部的第三装置15c的入口。在第三装置15c中，各反渗透单元设有渗透液出口，该渗透液出口向常用的输送管路输送渗透液。最上部的反渗透装置15c设有浓缩液出口，该浓缩液出口通过输出管连入钻孔的最下端，以向钻孔输入浓缩液。如图2和图3所示的实施例的装置仅示意了用于就地反渗透而设置的一种可能结构，并且有许多其它这类可以使用的结构。 [0046] 第二个实施例如图4所示，应用于这样的环境：在钻孔内具有足够的静水压头来提供穿过反渗透装置的反渗透介质的显著的压力差，并需要对从含水层供给的水进行最小的额外的泵吸的情况下。这种情况可能应用于较深、承压或半承压含水层。至于第四个实施例，设备利用单个泵23，泵23能将钻孔内含有的水输送至反渗透装置15的入口17，并能够将渗透液从反渗透装置15输送至地表。泵23设有入口，该入口通过第一输入管35通向钻孔过滤器的内部，第一输入管35由第一控制阀37调节以能够接收包含在钻孔上部的水；并且泵能借助第二控制阀41并通过第一输送管39，将该水输送到反渗透装置15的入口17。反渗透装置15的渗透液出口27连接于贮水池31，贮水池31将接收渗透水，渗透液贮水池
31通过管36通向大气以使压力相等。反渗透装置15还设有浓缩液出口25，浓缩液出口25直接输入至反渗透装置和密封垫下面的钻孔。泵23通过第二输入管43和第三控制阀45也连接于贮水池31，并具有通过第四控制阀49连接于渗透液输送管47的渗透液出口。在第三控制阀45和第四控制阀49关闭、第一控制阀37和第二控制阀41打开的情况下，泵的运行用于通过第一输入管37将补给水从钻孔输送至第二输送管39，然后以高于装置的浓缩液出口25的最低点的静水压力的压力输送至反渗透装置15。在第一控制阀37和第二控制阀41关闭、第三控制阀45和第四控制阀49打开的情况下，贮水池内的渗透液可以由泵通过渗透液输送管47输送到地表。在周期过程中，如果该静水压力大于反渗透得以发生所需的压力，当渗透液在被移动时，反渗透装置内的压力会稳定在基本等于浓缩液出口25处的静水压力的水平，该压力使反渗透处理保持连续。

[0047] 图5A和图5B所示的第三个实施例，也确定容纳于钻孔内。根据第三个实施例的装置将设置在钻孔壳体11的一段内，壳体11具有两个纵向间隔设置于壳体中部各侧的过滤器部分13A和13B。装置还包括膨胀型封隔器51，其位于壳体内的中部附近，以便过滤器部分13A和13B位于封隔器的各侧面。封隔器用于在外壳内支撑装置并将钻孔内部分隔成封隔器之上和封隔器之下的相互分离部分。如上面的实施例一样，装置包括位于封隔器51之上的泵23，泵23设有入口，该入口通向壳体的上部的内部以接纳通过上过滤器13A流入壳体内的水流。泵的出口通过第一输送管39连接于反渗透装置15的入口17。反渗透装置和其入口最高端位于泵23的下面。反渗透装置的渗透液出口27与反渗透介质的另一侧相连通，并位于反渗透装置15的上端。渗透液出口连接于第二输送管47，第二输送管47穿过壳体向上延伸，向地表输送渗透液。单向阀53设在第二输送管内以防止管道内水的回流。反渗透装置15的下端设有浓缩液出口25，浓缩液出口25通向贯穿过封隔器51的第三输送管55内。

[0048] 根据第三个实施例的装置设置在钻孔壳体11内，壳体11设有如上所述的两个过滤器部分。当泵吸开始时，上过滤器13A使地下水进入钻孔壳体。下过滤器13B使来自处理过程的浓缩液返回到含水层。过滤器由壳体的中部分隔开，并且在运行过程中，上过滤器和下过滤器由膨胀型封隔器51分隔开。在壳体和钻孔之间的，以及在中部附近的钻孔环面使用合适的介质，如膨润土，密封，以便进一步分隔流入的地下水和从处理设备再注入的浓缩液。

[0049] 泵23设置在反渗透装置15的上面，并且地下水从上过滤区域13A进入钻孔。泵安装在泵壳内，在该泵壳底部具有开口端。如果必要，在泵壳上使用预过滤器是可能的。水穿过该开口流向泵的入口，并进入形成有U型弯管的第一输送管39，然后进入反渗透装置15。在这一阶段，输入水的电导率利用向下钻进的探针(未示出)监控。流量也可以在这里监控。反渗透装置的进口压力通过压力管56在地表上监控，压力管56连接于第一输入管的U型弯管的顶部内以监控输入压力，如果必要，输入水的样本可以在地表上利用该压力管采集。

[0050] 反渗透装置包括容纳四个反渗透单元的压力容器57，通过反渗透单元，泵吸的地下水输送到薄膜的输入侧，而较少盐水渗透过薄膜并被收集在薄膜的渗透侧，从那进入中部渗透管59，所有的四个反渗透单元都联接于中部渗透管59。渗透管59在其下端阻塞，这样当水通过薄膜渗透时，渗透液收集在渗透管中，并且通过第二输送管47向地表移动。如果通过泵23向输入水施加足够的压力，以克服设计运行压力加上将渗透液提升至地表的附加压力，那么渗透液将通过第二输送管47在地表上自由流动。如果泵不能提供足够的压力，那么可以利用设在渗透管47内的第二泵以将渗透液升到地表。

[0051] 当水穿过压力容器时，输入水逐渐地变得含有更多盐，并且弹性密封61使浓缩液继续地通过压力容器从一个单元移向下一个单元，最后到达浓缩液出口25和第三输送管55，该第三输送管携带浓缩液向下经过封隔器51达到如图5B所示的两个排出阀63和65中的一个，虽然阀63和65可以直接设置在压力容器57的下面浓缩液管25内，但是通过打开时的阀63可以提供一种方式给旁通阀65(未示出)。一个排出阀63是排压阀，当系统开始被放入钻孔里面时，排压阀是开的，因此，如果在U型弯管的顶部上的压力管56在地表通向大气以使系统内的气体溢出，那么就会使水自由进入系统。当系统在运行并产生渗透液时，一个排出阀63和压力管56关闭。如果必要，当水变得更成的时间，在泵水以清洁装盐水的压力容器和去除沉淀物的过程中，一个排出阀63可以打开。

[0052] 另一个排出阀65是个调节阀，其设定在用于反渗透装置的特定的设计工作压力下，用于保持容器内和单元的入口侧的压力，以驱动处理过程。另一个阀设有从阀向下延伸的尾管67。来自反渗透装置的出口压力必须小于由泵23产生的压力，因此在另一个排出阀65处的压力必须顾及在第三输送管55末端的尾管67处的静水压头。另一个排出阀65保持反渗透装置内的压力，并且当超过设定压力时，只允许浓缩液排出通道进入封隔器51下面的壳体。浓缩液的电导率、水压力或水的压头、以及流经第三输送管55的浓缩液的流速，可以在这一点上测量。

[0053] 浓缩液离开第二排出阀63并通过壳体11的下过滤器13B以及利用钻孔环面内的密封排回到含水层，所述下过滤器部分13B与上过滤器部分由井内的封隔器物理地分隔。可以预见的是一些浓缩液可能垂直向上流动并成为输入水的一部分，但是也可以预见，密封封隔器、壳体外面的各过滤器之间密封环面、与横向液压传导率相比提供了非常低的垂直的液压传导率的天然的含水层、上下过滤器之间的距离和浓缩液的更高的浓度的结合将共同限制这种浓缩液回流的程度。

[0054] 在上面所述的结构中，压力容器中的设计压力和第二排出阀的出口压力由被选择的反渗透单元的运行压力决定。这样，如果需要相对低的渗透流，那么以大约120-150磅/平方英寸(psig)的压力运行的低压力单元可以足以从含盐的达到9000mg/L的溶解固体的地下水中提供400-500混合水样/秒(mls/sec)饮用水质量的渗透液。

[0055] 上述第三个实施例是当泵和压力容器位于钻孔内直立的地下水位的几米之下时，意图达到最有效的运行，以便在泵水过程中水位一直在泵的顶部之上2m或更高。虽然输送的液体静压力压在某种程度上有助于反渗透处理，但是如果渗透管内的渗透水压在系统运行的过程中降到最小(即：压力容器置于钻孔内尽可能高的位置)，系统运行最有效。如已指出的，压头可以通过使用第二泵被降低，但这将提高泵吸成本。

[0056] 在第三个实施例的应用中，输送流的结构、反渗透装置、反渗透单元、封隔器位置、过滤器位置和浓缩液出口对于各状态将是唯一的，所述各状态取决于含水层特性(如渗透比)，含水层中的岩石组成和层理、地下水的深度、地下水的质量以及含水层深度。各装置将被设计以适应地方的水文地质结构。利用不同反渗透单元的范围以适应地方的渗透流速的需要和所需的水质。

[0057] 本发明的另一个实施例包括在前的实施例的变化，意图用于带有的现有的钻孔，所述过滤器在壳体内已存在。例如，封隔器通过与过滤器的中部的内表面的密封地结合，可以用于将现有过滤器分成上部和下部。或者封隔器可以封隔过滤器的下部，并且尾管向下延伸超过上部足够的距离，以能够使浓缩液排出物的预期的分离而形成输送水。 [0058] 上述实施例中的各反渗透装置可以采用任何可以改造并使其具有可容置于钻孔内的形状的传统反渗透装置。反渗透装置的一种形式包括这种形式的单元：由缠绕于中心圆柱形构件的带子构成的螺旋缠绕构件，其中带子是合成构件，由多层反渗透薄膜到带有沿合成层的各外表面设置有多孔垫片的中心水多孔层构成。输入水被输送到围绕合成层的外表面的空间，而渗透液从位于两层反渗透薄膜之间的多孔层抽出。

[0059] 或者空心纤维反渗透单元可以制成用于所述实施例的结构。按照惯例，在高压力容器中，这些单元将小直径、中空的反渗透薄膜与内在的、多孔支撑介质结合，并将输入溶液输入高压力容器，在那，渗透液从空心纤维的内部被收集起来。

[0060] 通常地，由于微粒形成的污垢、胶体大小的微粒的过滤形成的污垢、由有矿物质水垢的降水形成的如浓缩在反渗透介质周围的盐等污垢和由细菌污染而形成的污垢，反渗透介质可能会失去渗透力。因此各个反渗透的应用必须考虑这些问题，根据各个实施例，输入水预处理对于就地反渗透处理是必要的。

[0061] 由于在反渗透处理过程中，溶质浓缩在水溶液中，所以矿物种会变得饱和或过饱和，结果沉淀出来形成水垢。在这点上，碳酸盐矿物质(方解石、霰石、菱铁矿)和硫酸盐矿物质，如石膏[CaSO4.2H2O]、硬石膏[CaSO4]、重晶石[BaSO4]和天青石[SrSO4]，萤石[CaF2]和硅石等，是典型的、通常的已知的形成水垢的矿物质。为了避免这个问题，防垢剂可以加入输入水以抵制水垢的形成。因此，酸可以加入输入水以减小碳酸盐离子浓度并形成重碳酸盐离子和碳酸，从而减小关于碳酸盐矿物质的饱和度。可以使用其他防垢剂并用于抑制沉淀形成，以便在输入流中将小晶核从反渗透介质中去除。可以预见，在各实施例的情况下向输入流中加入防垢剂是可能的，所以与传统的系统中的情况相比，这些问题很可能不会导致更大的问题。但是，下面的情况也是可能的：根据实施例的系统，在废液中较低的总浓缩物的情况下，装置可能以低压运行，这将导致水垢形成的减少的可能性。 [0062] 此外，预过滤几乎总是可取的，利用5微米的最小过滤孔尺寸，以防止反渗透介质阻塞。这对于各实施例或许是需要的，但是可以预见，在恰当结构的井内使用的传统的砂粒/砾石过滤层可以提供足够的过滤。但是，这种级别的过滤可以去除悬浮固体，但不能去除“混浊”类型的胶体大小的悬浮固体。例如，当地下水中减少的和更可溶的含铁和锰的离子暴露于大气的氧气之下，这种胶体形式被氧化成不可溶的形式。合成的沉淀的氢氧化合物矿物质形成胶状悬浮物，并因此在地下水中产生混浊。高速的泵吸也可以使含水层内的胶体大小的粘土粒子移动，引起混浊。

[0063] 可以预见，在下列实施例的情况下：使用低流速向反渗透装置的输入的情况，和下钻孔反渗透系统与将会存在的大气不直接接触的情况下，与更传统的反渗透系统相比，防止水混浊和胶状悬浮物的形成是合理，由于在上述预防的情况下，水被淡化在就地处理的是各实施例的特征。这是与其它现有技术方案相比，在现有技术方案中，水是从其环境中移开进行处理。这种状况产生的问题是，一旦水从其环境(如地下含水层)中移走，水中的溶解物质将被暴露于大气并会对产生沉淀物或胶状悬浮物起反应(即任何氧化过程的结果)，或进一步影响水的特性，那么水必须在进行反渗透之前进行处理。因此，如果井的结构是好的，特别地关于井过滤器周围的砂粒/砾石过滤层是好的，那么更大的悬浮粒子尺寸似乎不可能会影响反渗透的反渗透介质，并且相对地粗过滤可能是唯一必要的处理。 [0064] 此外，就地处理水的过程中，由细菌产生的问题会降低。当自然细菌在地下水系统中是地方性的时，在具有低量溶解碳、低营养和经常缺氧状况的更深的含水层中，生成的低能量状况意味着细菌的数量低，并且细菌活性与在土壤中和浅含水层中的细菌活性相比是减弱的。更深的地下水也不易地被病源细菌和普遍存在于浅层地下水中的病毒污染，如来自污水污染。细菌可在地下水供应井内引起问题，特别是来自铁氧化细菌所引起的问题，铁氧化细菌在井过滤器和砾石过滤层形成铁垢并导致井阻塞。这些细菌是依靠氧气的、需要溶解氧现成的供应，溶解氧来自在泵水和泵停止的过程中在供应井的里面和周围水位快速下降和恢复的过程中地水下的通风。这个问题在更深的、半承压含水层中更不普遍，在更深的半承压含水层中，氧气的进入几乎是不可能的。如在实施例的情况下所提到的低流动性泵水也排除氧气的进入。因此可以预见，在各实施例的情况，因为处理就地实行，所以反渗透处理不可能受到细菌活性、特别是受到来自能阻塞反渗透的反渗透介质的细菌粘液的显著影响。

[0065] 同通常的反渗透淡化装置相比，可以设想，当与其它的饮用水源相比，根据本发明的装置将是更经济可以行的。根据实施例的装置不需要传统反渗透安装所需的大量资金项目，因为大部分基础设施在地面之下，不需要昂贵的建筑结构或不需要蓄水，水由含水层天然地提供。可以设想，钻孔反渗透系统本身的成本与那些用于传统的地上设备的成本相似，而用于“输送水”(即钻井以获得含盐的地下水)的配置的成本对于两者是相同的。但是对于如传统反渗透系统的高容量泵水没有需求，对于高压泵水也没有需求，除了渗透的恢复。而且，因为实施例容置于钻孔内，所以其在输出量方面被限制于钻孔的容量。虽然这可作为一个困难而被察觉，但实际上是一个显著的优点，因为对环境的影响是有限的，在那里水由很多装置处理，各装置位于一个工地现场内的不同的钻孔内，从现场抽取淡化水的影响，以及进入含水层的浓缩排出物的沉淀分布在广泛的区域，所述浓缩排出物沉淀能够被含水层更容易地容纳。考虑到这些因素，当与利用传统的反渗透装置的传统淡化设备相比，对于根据实施例的淡化设备，降低的建设成本和减小的环境影响是十分值得考虑的。 [0066] 还可以预见，由于废物处理成本可以预期是忽略不计的，在可能减少电力需求的情况下，运行成本将是较小的。

[0067] 在传统的反渗透装置中废液的处理经常是有问题的，在任何这种就地处理系统中，如在此处所述的实施例中，废液被处理回到蓄水池，输入水来自该蓄水池，这种处理方法的影响将需要由管理机构和管辖区域评估和批准。特别地，蓄水池或含水层资源的有益利用或环境价值不应该受到这种废液处理的不适当影响。假定这种可能性，淡盐水层或盐水层对于人类或动物的饮用水，或用于灌溉目的将没有价值，那么主要的考虑将是周围的水用于含水层生态系统本身，或地下水向地表生态系统排放。在这些情况：地表排放是缺少的或有向如大海或盐湖等终端排放系统的排放，那么影响可能是可以忽略的。 [0068] 因此，本发明的淡化设备提供了减少的总成本和运行成本，以及最小的地上基础设施的低的可视的影响，同时避免了在地表上处理废液所带来的问题。总之，系统潜在地能以较低的总资本、较低的运行成本和环境成本，提供同样的性能。

[0069] 贯穿说明书，除了内容需要，否则，词“包括(comprise)”或其变化，诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”，将理解为意指所述整体的包含或整体的一组，而不排除任何其它的整体或整体组。

[0070] 可以理解，本发明的范围不应限制于上述实施例特殊的范围。特别地，虽然实施例都指向钻孔装置，但是本发明不应这样限制，而是可以应用于地上设施。

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