涉及能量回收的渗透方法及系统

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2020年11月17日提交且标题为“OsmoticMethods and Systems Involving Balancing Streams(涉及平衡流的渗透方法和系统)”的美国临时专利申请No.63/114,643、于2020年11月17日提交且标题为“Osmotic Methodsand Systems Involving Recirculation Streams(涉及再循环流的渗透方法和系统)”的美国临时专利申请No.63/114648、于2020年11月17日提交且标题为“Osmotic Methods andSystems Involving Bypass Stream(涉及旁路流的渗透方法和系统)”的美国临时专利申请No.63/114,652、以及于2020年11月17日提交且标题为“Osmotic Methods and SystemsInvolving Energy Recovery(涉及能量回收的渗透方法和系统)”的美国临时专利申请No.63/114,656的优先权，出于所有目的将上述美国临时专利申请中的每一者的全部内容通过参引并入本文。

技术领域

总体上描述了液态溶液浓缩方法以及相关系统。

背景技术

已经使用溶剂可选择性地可透过且溶质不可透过的膜纯化进料流。作为一个示例，基于膜的脱盐已经用于对含水进料流进行脱盐。在一个这样的纯化方法——该纯化方法通常被称为正渗透——中，通过将抽吸溶液(draw solution)(有时还被称为吹扫溶液(sweep solution))施加至具有比进料流的渗透压高的渗透压的膜的透过侧，来将溶剂(例如，水)从进料流输送穿过可半透过膜。在正渗透方法中用于分离的驱动力是跨可半透过膜的渗透压差；因为在膜的一侧上的提取溶液具有比膜的另一侧上的进料流更高的渗透压，所以溶剂从进料流穿过可半透过膜被吸入提取溶液以平衡渗透压。

另一类型的基于膜的溶液浓缩方法是反渗透。与正渗透相反，反渗透方法使用施加的液压作为分离的驱动力。施加的液压用以抵消渗透压差，渗透压差原本将有利于溶剂从低渗透压流向高渗透压。因此，在反渗透系统中，溶剂从高渗透压侧被驱动至低渗透压侧。

迄今为止，许多基于膜的溶液浓缩系统受到例如效率低、费用高以及不期望的积垢和结垢的限制。期望用于执行基于膜的溶液浓缩的改进的系统和方法。

发明内容

总体上描述了涉及渗透单元和能量回收的液态溶液浓缩方法以及相关系统。在一些实施方式中，渗透系统包括泵、第一反渗透单元、第二反渗透单元以及一个或更多个能量回收装置。各种实施方式涉及各特征、比如平衡流、再循环流和/或阀，这些特征可以单独地或以组合的方式提供改进的能效和/或系统性能。一些实施方式可以结合渗透单元提高某些类型的能量回收装置、比如等压式或涡轮式能量回收装置的性能。

在一些情况下，本发明的主题涉及相关的产品、对特定问题的替代性解决方案和/或一个或更多个系统和/或制品的多个不同的用途。

在一些实施方式中，提供了方法。在一些实施方式中，一种方法包括：增加包括溶剂和溶质的进料流的至少一部分的压力以形成加压进料流；将第一反渗透单元渗余物入口流输送至第一反渗透单元的渗余物侧，使得第一反渗透单元渗余物出口流离开第一反渗透单元的渗余物侧，第一反渗透单元渗余物出口流具有比第一反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第一反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第一反渗透单元的渗余物侧穿过第一反渗透单元的渗透膜被输送至第一反渗透单元的透过物侧；将第二反渗透单元渗余物入口流输送至第二反渗透单元的渗余物侧，使得第二反渗透单元渗余物出口流离开第二反渗透单元的渗余物侧，第二反渗透单元渗余物出口流具有比第二反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第二反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧，其中，液体的所述部分形成从第二反渗透单元的透过物侧输出的第二反渗透单元透过物出口流中的一些第二反渗透单元透过物出口流或全部第二反渗透单元透过物出口流；减少第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分的压力以形成减压浓缩流；以及使用通过减小第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分的压力而回收的至少一部分能量来增加能量回收流的压力以形成加压能量回收流；其中：第一反渗透单元渗余物入口流包括加压进料流的至少一部分和加压能量回收流的至少一部分；第二反渗透单元渗余物入口流包括第一反渗透单元渗余物出口流的至少一部分；能量回收流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分；并且(a)能量回收流包括平衡流，平衡流包括进料流的至少一部分，或者(b)进料流包括平衡流，平衡流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分。在一些实施方式中，该方法还包括将第二反渗透单元透过物入口流输送至第二反渗透单元的透过物侧，并且从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧的液体的所述部分与第二反渗透单元透过物入口流在第二反渗透单元的透过物侧组合以形成第二反渗透单元透过物出口流。在一些实施方式中，第二反渗透单元透过物入口流包括减压浓缩流的至少一部分。

在一些实施方式中，提供渗透系统。在一些实施方式中，渗透系统包括：泵，该泵包括泵入口及泵出口，其中，该泵构造成从泵出口喷出加压流；第一反渗透单元，该第一反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第一反渗透单元的透过物侧和第一反渗透单元的渗余物侧；第二反渗透单元，该第二反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第二反渗透单元的透过物侧和第二反渗透单元的渗余物侧；以及能量回收装置，该能量回收装置包括高压入口、低压入口、高压出口以及低压出口；其中：第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至泵出口；第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至第二反渗透单元的渗余物侧；第二反渗透单元的渗余物侧流体连接至能量回收装置的高压入口；第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至能量回收装置的高压出口；第二反渗透单元的透过物侧流体连接至能量回收装置的低压入口；并且泵入口流体连接至能量回收装置的低压入口。在一些实施方式中，第二反渗透单元的透过物侧流体连接至能量回收装置的低压出口。

在一些实施方式中，一种方法包括：增加包括溶剂和溶质的进料流的至少一部分的压力以形成加压进料流；将第一反渗透单元渗余物入口流输送至第一反渗透单元的渗余物侧，使得第一反渗透单元渗余物出口流离开第一反渗透单元的渗余物侧，第一反渗透单元渗余物出口流具有比第一反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第一反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第一反渗透单元的渗余物侧穿过第一反渗透单元的渗透膜被输送至第一反渗透单元的透过物侧；将第二反渗透单元渗余物入口流输送至第二反渗透单元的渗余物侧，使得第二反渗透单元渗余物出口流离开第二反渗透单元的渗余物侧，第二反渗透单元渗余物出口流具有比第二反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第二反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧，其中，该液体的所述部分形成从第二反渗透单元的透过物侧输出的第二反渗透单元透过物出口流中的一些第二反渗透单元透过物出口流或全部第二反渗透单元透过物出口流；减小第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分的压力以形成减压浓缩流；并且使用通过减小第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分的压力而回收的能量的至少一部分来增加能量回收流的压力以形成加压能量回收流；其中：第一反渗透单元渗余物入口流包括加压进料流的至少一部分、加压能量回收流的至少一部分、以及再循环流，该再循环流包括第一反渗透单元渗余物出口流的第一部分，其中，再循环流在并入第一反渗透单元渗余物入口流之前与加压能量回收流的至少一部分组合；第二反渗透单元渗余物入口流包括第一反渗透单元渗余物出口流的第二部分；并且能量回收流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分。在一些实施方式中，该方法还包括将第二反渗透单元透过物入口流输送至第二反渗透单元的透过物侧，并且从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧的液体的所述部分与第二反渗透单元透过物入口流在第二反渗透单元的透过物侧组合以形成第二反渗透单元透过物出口流。在一些实施方式中，第二反渗透单元透过物入口流包括减压浓缩流的至少一部分。

在一些实施方式中，一种渗透系统包括：泵，该泵包括泵入口和泵出口，其中，该泵构造成从泵出口喷出加压流；第一反渗透单元，该第一反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第一反渗透单元的透过物侧和第一反渗透单元的渗余物侧；第二反渗透单元，该第二反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第二反渗透单元的透过物侧和第二反渗透单元的渗余物侧；以及能量回收装置，该能量回收装置包括高压入口、低压入口、高压出口以及低压出口；其中：第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至泵出口；第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至第二反渗透单元的渗余物侧；第二反渗透单元的渗余物侧流体连接至能量回收装置的高压入口；第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至能量回收装置的高压出口；第二反渗透单元的透过物侧流体连接至能量回收装置的低压入口；并且其中，该渗透系统构造成将来自离开第一反渗透单元的渗余物侧的出口的第一反渗透单元渗余物出口流的第一部分的再循环流与离开能量回收装置的高压出口的加压能量回收流组合。在一些实施方式中，第二反渗透单元的透过物侧流体连接至能量回收装置的低压出口。

在一些实施方式中，一种方法包括：增加包括溶剂和溶质的进料流的至少一部分的压力以形成加压进料流；将第一反渗透单元渗余物入口流输送至第一反渗透单元的渗余物侧，使得第一反渗透单元渗余物出口流离开第一反渗透单元的渗余物侧，第一反渗透单元渗余物出口流具比第一反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第一反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第一反渗透单元的渗余物侧穿过第一反渗透单元的渗透膜被输送至第一反渗透单元的透过物侧；将第二反渗透单元渗余物入口流输送至第二反渗透单元的渗余物侧，使得第二反渗透单元渗余物出口流离开第二反渗透单元的渗余物侧，第二反渗透单元渗余物出口流具有比第二反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第二反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧，其中，该液体的所述部分形成从第二反渗透单元的透过物侧输出的第二反渗透单元透过物出口流中的一些第二反渗透单元透过物出口流或全部第二反渗透单元透过物出口流；减小第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分的压力以形成减压浓缩流；并且使用通过减小第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分的压力而回收的能量的至少一部分来增加能量回收流的压力以形成加压能量回收流；其中：第一反渗透单元渗余物入口流包括加压能量回收流的至少一部分；能量回收流包括加压进料流的至少一部分、以及再循环流，再循环流包括第一反渗透单元渗余物出口流的第一部分；第二反渗透单元渗余物入口流包括第一反渗透单元渗余物出口流的第二部分；并且进料流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分。在一些实施方式中，该方法还包括将第二反渗透单元透过物入口流输送至第二反渗透单元的透过物侧，并且从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧的液体的所述部分与第二反渗透单元透过物入口流在第二反渗透单元的透过物侧组合以形成第二反渗透单元透过物出口流。在一些实施方式中，第二反渗透单元透过物入口流包括减压浓缩流的至少一部分。

在一些实施方式中，一种渗透系统包括：泵，该泵包括泵入口及泵出口，其中，该泵构造成从泵出口喷出加压流；第一反渗透单元，该第一反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第一反渗透单元的透过物侧和第一反渗透单元的渗余物侧；第二反渗透单元，该第二反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第二反渗透单元的透过物侧和第二反渗透单元的渗余物侧；以及能量回收装置，该能量回收装置包括高压入口、低压入口、高压出口以及低压出口；其中：第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至第二反渗透单元的渗余物侧；第二反渗透单元的渗余物侧流体连接至能量回收装置的高压入口；第二反渗透单元的透过物侧流体连接至泵入口；第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至能量回收装置的高压出口；并且能量回收装置的低压入口流体连接至泵出口和第一反渗透单元的渗余物侧的出口。在一些实施方式中，第二反渗透单元的透过物侧流体连接至能量回收装置的低压出口。

在一些实施方式中，一种方法包括：在第一时间段和第二时间段期间，增加包括溶剂和溶质的进料流的至少一部分的压力以形成加压进料流；在第一时间段和第二时间段期间，将第一反渗透单元渗余物入口流输送至第一反渗透单元的渗余物侧，使得第一反渗透单元渗余物出口流离开第一反渗透单元的渗余物侧，第一反渗透单元渗余物出口流具有比第一反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第一反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第一反渗透单元的渗余物侧穿过第一反渗透单元的渗透膜被输送至第一反渗透单元的透过物侧；在至少第一时间段期间，将第二反渗透单元渗余物入口流输送至第二反渗透单元的渗余物侧，使得第二反渗透单元渗余物出口流离开第二反渗透单元的渗余物侧，第二反渗透单元渗余物出口流具有比第二反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第二反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧，其中，该液体的所述部分形成从第二反渗透单元的透过物侧输出的第二反渗透单元透过物出口流中的一些第二反渗透单元透过物出口流或全部第二反渗透单元透过物出口流；在第一时间段和第二时间段期间，减小浓缩流的压力以形成减压浓缩流；并且在第一时间段和第二时间段期间，使用通过减小浓缩流的压力而回收的能量的至少一部分来增加能量回收流的压力以形成加压能量回收流；其中：在至少第一时间段期间：第二反渗透单元渗余物入口流包括第一反渗透单元渗余物出口流的至少一部分；能量回收流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分；并且浓缩流包括第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分；在至少第二时间段期间：第二反渗透单元的渗余物侧不接收第一反渗透单元渗余物出口流的任何部分，或者接收以下量的第一反渗透单元渗余物出口流：所述量比由第二反渗透单元的渗余物侧在第一时间段期间接收的第一反渗透单元渗余物出口流的量小至少80wt％，并且第二反渗透单元的透过物侧不接收减压浓缩流的任何部分，或者接收以下量的减压浓缩流：所述量比由第二反渗透单元的透过物侧在第一时间段期间接收的减压浓缩流的量小至少80wt％；并且浓缩流包括旁路流的至少一部分，旁路流包括第一反渗透单元渗余物出口流的至少一部分；并且在第一时间段和第二时间段两者期间：第一反渗透单元渗余物入口流包括加压进料流的至少一部分以及加压能量回收流的至少一部分。在一些实施方式中，该方法还包括将第二反渗透单元透过物入口流输送至第二反渗透单元的透过物侧，并且从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧的液体的所述部分与第二反渗透单元透过物入口流在第二反渗透单元的透过物侧组合以形成第二反渗透单元透过物出口流。在一些实施方式中，第二反渗透单元透过物入口流包括减压浓缩流的至少一部分。

在一些实施方式中，一种渗透系统包括：泵，该泵包括泵入口和泵出口，其中，该泵构造成从泵出口喷出加压流；第一反渗透单元，该第一反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第一反渗透单元的透过物侧和第一反渗透单元的渗余物侧；第二反渗透单元，该第二反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第二反渗透单元的透过物侧和第二反渗透单元的渗余物侧；以及能量回收装置，该能量回收装置包括高压入口、低压入口、高压出口及低压出口；以及阀；其中：第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至泵出口；第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至能量回收装置的高压出口；并且阀构造成使得：当阀处于第一位置时：第一反渗透单元的渗余物侧与第二反渗透单元的渗余物侧流体连通；第二反渗透单元的渗余物侧与能量回收装置的高压入口流体连通；并且第二反渗透单元的透过物侧与能量回收装置的低压入口流体连通；并且当阀处于第二位置时：第一反渗透单元的渗余物侧与能量回收装置的高压入口流体连通。在一些实施方式中，第二反渗透单元的透过物侧流体连接至能量回收装置的低压出口。

在一些实施方式中，一种方法包括：在第一时间段和第二时间段期间，增加包括溶剂和溶质的进料流的至少一部分的压力以形成加压进料流；在第一时间段和第二时间段期间，将第一反渗透单元渗余物入口流输送至第一反渗透单元的渗余物侧，使得第一反渗透单元渗余物出口流离开第一反渗透单元的渗余物侧，第一反渗透单元渗余物出口流具有比第一反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第一反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第一反渗透单元的渗余物侧穿过第一反渗透单元的渗透膜被输送至第一反渗透单元的透过物侧；在至少第一时间段期间，将第二反渗透单元渗余物入口流输送至第二反渗透单元的渗余物侧，使得第二反渗透单元渗余物出口流离开第二反渗透单元的渗余物侧，第二反渗透单元渗余物出口流具有比第二反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第二反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧，其中，该液体的所述部分形成从第二反渗透单元的透过物侧输出的第二反渗透单元透过物出口流中的一些第二反渗透单元透过物出口流或全部第二反渗透单元透过物出口流；在第一时间段和第二时间段期间，减小浓缩流的压力以形成减压浓缩流；并且在第一时间段和第二时间段期间，使用通过减小浓缩流的压力而回收的能量的至少一部分来增加能量回收流的压力以形成加压能量回收流；其中：在至少第一时间段期间：第二反渗透单元渗余物入口流包括第一反渗透单元渗余物出口流的至少一部分；并且浓缩流包括第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分；在至少第二时间段期间：第二反渗透单元的渗余物侧不接收第一反渗透单元渗余物出口流的任何部分，或者接收以下量的第一反渗透单元渗余物出口流：所述量比由第二反渗透单元的渗余物侧在第一时间段期间接收的第一反渗透单元渗余物出口流的量小至少80wt％，并且第二反渗透单元的透过物侧不接收减压浓缩流的任何部分，或者接收以下量的减压浓缩流：所述量比由第二反渗透单元的透过物侧在第一时间段期间接收的减压浓缩流的量小至少80wt％；并且浓缩流包括旁路流的至少一部分，旁路流包括第一反渗透单元渗余物出口流的至少一部分；并且在第一时间段和第二时间段两者期间：能量回收流包括加压进料流的至少一部分；并且第一反渗透单元渗余物入口流包括加压能量回收流的至少一部分。在一些实施方式中，该方法还包括将第二反渗透单元透过物入口流输送至第二反渗透单元的透过物侧，并且从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧的液体的所述部分与第二反渗透单元透过物入口流在第二反渗透单元的透过物侧组合以形成第二反渗透单元透过物出口流。在一些实施方式中，第二反渗透单元透过物入口流包括减压浓缩流的至少一部分。

在一些实施方式中，一种渗透系统包括：泵，该泵包括泵入口和泵出口，其中，该泵构造成从泵出口喷出加压流；第一反渗透单元，该第一反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第一反渗透单元的透过物侧和第一反渗透单元的渗余物侧；第二反渗透单元，该第二反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第二反渗透单元的透过物侧和第二反渗透单元的渗余物侧；以及能量回收装置，该能量回收装置包括高压入口、低压入口、高压出口以及低压出口；以及阀；其中：能量回收装置的低压入口流体连接至泵出口；第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至能量回收装置的高压出口；并且阀构造成使得：当阀处于第一位置时：第一反渗透单元的渗余物侧与第二反渗透单元的渗余物侧流体连通；并且第二反渗透单元的渗余物侧与能量回收装置的高压入口流体连通；且当阀处于第二位置时：第一反渗透单元的渗余物侧与能量回收装置的高压入口流体连通。

在一些实施方式中，一种方法包括：增加包括溶剂和溶质的进料流的至少一部分的压力以形成加压进料流；将第一反渗透单元渗余物入口流输送至第一反渗透单元的渗余物侧，使得第一反渗透单元渗余物出口流离开第一反渗透单元的渗余物侧，第一反渗透单元渗余物出口流具有比第一反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第一反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第一反渗透单元的渗余物侧穿过第一反渗透单元的渗透膜被输送至第一反渗透单元的透过物侧；将第二反渗透单元渗余物入口流输送至第二反渗透单元的渗余物侧，使得第二反渗透单元渗余物出口流离开第二反渗透单元的渗余物侧，第二反渗透单元渗余物出口流具有比第二反渗透单元渗余物入口流的渗透压大的渗透压，并且来自第二反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧，其中，该液体的所述部分形成从第二反渗透单元的透过物侧输出的第二反渗透单元透过物出口流中的一些第二反渗透单元透过物出口流或全部第二反渗透单元透过物出口流；减小包括第二渗透单元渗余物出口流的第一部分的第一浓缩流的压力以形成减压第一浓缩流；使用通过减小第一浓缩流的压力而回收的能量的至少一部分来增加第一能量回收流的压力以形成加压第一能量回收流；减小包括第二渗透单元渗余物出口流的第二部分的第二浓缩流的压力以形成减压第二浓缩流；并且使用通过减小第二浓缩流的压力而回收的能量的至少一部分来增加第二能量回收流的压力以形成加压第二能量回收流；其中：第一反渗透单元渗余物入口流包括加压第一能量回收流的至少一部分和加压第二能量回收流的至少一部分；第一能量回收流包括加压进料流的至少一部分；第二反渗透单元渗余物入口流包括第一反渗透单元渗余物出口流的至少一部分；并且第二能量回收流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分。

在一些实施方式中，渗透系统包括：泵，该泵包括泵入口和泵出口，其中，该泵构造成从泵出口喷出加压流；第一反渗透单元，该第一反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第一反渗透单元的透过物侧和第一反渗透单元的渗余物侧；第二反渗透单元，该第二反渗透单元包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第二反渗透单元的透过物侧和第二反渗透单元的渗余物侧；第一能量回收装置，该第一能量回收装置包括第一高压入口、第一低压入口、第一高压出口以及第一低压出口；第二能量回收装置，该第二能量回收装置包括第二高压入口、第二低压入口、第二高压出口以及第二低压出口；其中：第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至第二反渗透单元的渗余物侧；第二反渗透单元的渗余物侧流体连接至第一能量回收装置的第一高压入口和第二能量回收装置的第二高压入口；第二反渗透单元的透过物侧流体连接至第二能量回收装置的第二低压入口；第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至第一能量回收装置的第一高压出口和第二能量回收装置的第二高压出口；并且第一能量回收装置的第一低压入口流体连接至泵出口。

在结合附图进行考虑时，根据本发明的各种非限制性实施方式的以下详细描述，本发明的其他优点和新颖特征将变得显而易见。在本说明书和通过参引并入的文献包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。

附图说明

将参照附图通过示例的方式描述本发明的非限制性实施方式，附图为示意性的并且不意在按比例绘制。在各图中，所图示的每个相同或几乎相同的部件通常由单个数字表示。为了清楚起见，在不需要图示来允许本领域普通技术人员理解本发明的情况下，不是每个部件在每个图中都被标记，也不是本发明的每个实施方式的每个部件都被示出。在附图中：

图1A是根据某些实施方式的包括反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，平衡流被从进料流输送至能量回收流；

图1B是根据某些实施方式的包括反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，平衡流被从进料流输送至能量回收流；

图1C是根据某些实施方式的包括反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，平衡流被从透过物出口流输送至进料流；

图1D是根据某些实施方式的包括反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，平衡流被从透过物出口流输送至进料流；

图1E是根据某些实施方式的包括具有初级反渗透单元的反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，平衡流被从进料流输送至能量回收流；

图1F是根据某些实施方式的包括具有初级反渗透单元的反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，平衡流被从进料流输送至能量回收流；

图1G是根据某些实施方式的包括具有初级反渗透单元的反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，平衡流被从透过物出口流输送至进料流；

图1H是根据某些实施方式的包括具有初级反渗透单元的反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，平衡流被从透过物出口流输送至进料流；

图2A是根据某些实施方式的包括反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，再循环流被从渗余物出口流输送并且与加压能量回收流组合；

图2B是根据某些实施方式包括反渗透单元及能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，再循环流被从渗余物出口流输送并且与加压能量回收流组合；

图3A是根据某些实施方式的包括反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，再循环流被从渗余物出口流输送至能量回收流；

图3B是根据某些实施方式的包括反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，再循环流被从渗余物出口流输送至能量回收流；

图4A是根据某些实施方式的包括反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，阀可以改变系统构型；

图4B是根据某些实施方式的包括反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，阀可以改变系统构型；

图5A是根据某些实施方式的包括反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，阀可以改变系统构型；

图5B是根据某些实施方式的包括反渗透单元和能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，阀可以改变系统构型；

图6A是根据某些实施方式的包括反渗透单元、第一能量回收装置以及第二能量回收装置的示例性渗透系统的示意图；

图6B是根据某些实施方式的包括反渗透单元、第一能量回收装置以及第二能量回收装置的示例性渗透系统的示意图，其中，反渗透单元接收透过物入口流；

图7A是根据某些实施方式的单个膜渗透单元的示意图；

图7B是根据某些实施方式的包括以并联的方式流体连接的多个渗透膜的渗透单元的示意图；以及

图7C是根据某些实施方式的包括以串联的方式流体连接的多个渗透膜的渗透单元的示意图。

具体实施方式

总体上描述了涉及渗透单元和能量回收的液态溶液浓缩方法及相关系统。在一些实施方式中，渗透系统包括泵、第一反渗透单元、第二反渗透单元以及一个或更多个能量回收装置。各种实施方式涉及各特征、比如平衡流、再循环流和/或阀，这些特征可以单独或以组合的方式提供改进的能效和/或系统性能。一些实施方式可以提高结合有渗透单元的某些类型的能量回收装置、比如等压式能量回收装置或涡轮式能量回收装置的性能。

在本公开的一个方面中，提供了涉及使用平衡流的方法和系统。已经认识到的是，可以在包括第一反渗透单元和第二反渗透单元以及能量回收装置的渗透系统中采用平衡流，使得可以控制进入能量回收装置的流的流量，并且在一些情况下，使所述流量相等或相对类似。此外，在一些实施方式中，平衡流(例如，与第二反渗透单元透过物出口流组合的平衡流、或者从第二反渗透单元透过物出口流分流的平衡流)可以允许减少系统的一个或更多个泵的负载，同时有助于在第一反渗透单元和/或第二反渗透单元处有效分离的液压压力。

在本公开的另一方面中，提供了涉及使用再循环流的方法和系统。已经认识到的是，可以在包括第一反渗透单元和第二反渗透单元以及能量回收装置的渗透系统中采用再循环流，使得相对高压的流体被给送至一个或更多个反渗透单元中以用于被给送至系统的给定量的进料流和由系统产生的给定量的相对纯的透过物流。以这种方式，在一些情况下，可以实现在膜附近具有较少溶质积聚的更高能效的系统。

在本公开的另一方面中，提供了涉及在一个或更多个反渗透单元至少部分脱机(例如，为了维护)时使用旁路流来操作渗透系统(即使在较低程度上)的方法和系统。这样的系统可以包括例如构造成调节流体流量的阀(例如，至少使用旁路流)。一些这样的渗透系统可以构造成在至少第一时间段期间(例如，当阀处于第一构型时)以第一方式操作并且在至少第二时间段期间(例如，当阀处于第二构型时)以第二方式操作。第一时间段和第二时间段可以是不重叠的时间段。在一些实施方式中，第一时间段和第二时间段为连续的时间段，使得第一时间段的结束与第二时间段的开始一致。然而，在一些实施方式中，第一时间段和第二时间段不连续。

在一些实施方式中，采用多于一种的能量回收(例如，压力交换)方法。在一些实施方式中，渗透系统包括多于一个的能量回收装置。例如，渗透系统可以包括第一能量回收装置和第二能量回收装置。来自反渗透单元的拒绝物(例如，来自第二反渗透单元的相对浓缩的渗余物出口流)可以在第一能量回收装置与第二能量回收装置之间分开，这可以提供控制进入各个能量回收装置的流量的能力。第一能量回收装置和第二能量回收装置可以为不同的类型(例如，第一能量回收装置为涡轮式能量回收装置，第二能量回收装置为等压式能量回收装置)，在一些情况下，这可以比如通过在反渗透单元处允许相对浓缩的吹扫流来提供性能优势。

根据某些实施方式，本文所描述的各种特征可以单独地或以组合的方式提供渗透液体浓缩方法中的多种优点中的任一优点。例如，本文中的实施方式可以减少能量消耗、投资成本、占据面积、操作成本或维护成本，和/或相对于所处理的溶液和/或所纯化的溶剂的量而言增加了系统生产率、效率、灵活性或可靠性。

总体上描述了方法(例如，用于对液体进行浓缩的方法)和相关渗透系统。图1A至图6B分别示出了渗透系统100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、200A、200B、300A、300B、400A、400B、500A、500B、600A以及600B的示意图，这些渗透系统是可以在其中执行本文所描述的某些方法的系统的示例。

一些实施方式包括对包括溶剂和溶质的进料流进行处理(例如，用于液体浓缩、脱盐等)。一些这样的实施方式涉及其中流的压力影响该步骤的操作的步骤(例如，比如涉及液压压力的施加的渗透分离步骤)。因此，一些实施方式相应地与操纵液体流的压力相关。在一些实施方式中，进料流(例如，包括溶剂和溶质)的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)的压力增加(例如，增加至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)以形成加压进料流。例如，再次参照图1A至图6B，进料流101的压力经由泵102被增加，从而产生加压进料流103。加压进料流中的一些加压进料流或所有加压进料流可以在一个或更多个下游过程中被处理(例如，经历分离过程)，下游过程中的一些下游过程可以涉及渗透分离。

如上所述，渗透系统可以包括泵(例如，泵102)。受益于本公开的普通技术人员将了解用于增加流体流(例如，进料流)的压力的适合的泵。一般地，泵具有泵入口和泵出口，在泵入口处待加压的流与泵相遇，在泵出口处加压流从泵出口喷出。作为示意性示例，根据某些实施方式，图1A至图6B中的泵102包括泵入口104(例如，进料流101被给送至泵入口中)和泵出口105，该泵出口构造成喷出加压进料流103。在一些实施方式中，泵(例如，进料流可以在泵中被加压)为高压泵。可能适合的泵(例如，高压泵)的示例包括但不限于多级离心泵、活塞泵以及正排量泵。本文中所描述的某些实施方式(例如，涉及平衡流、再循环流和/或能量回收)可以相对于现有的系统减少渗透系统的泵所需的能量输入量。

一些实施方式包括将第一反渗透单元渗余物入口流输送至第一反渗透单元的渗余物侧。反渗透单元是指包括一个或更多个渗透膜的部件的集合，渗透膜构造成对至少一个输入流执行反渗透过程并且产生至少一个输出流。第一反渗透单元可以包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第一反渗透单元的透过物侧和第一反渗透单元的渗余物侧。本文中所描述的各个反渗透单元可以包括其他的子单元，比方说例如单独的渗透膜滤芯、阀、流体导管等。如在下面更详细地描述的，各个渗透“单元”可以包括单个渗透膜或多个渗透膜。在一些实施方式中，单个反渗透单元可以包括多个渗透子单元(例如，多个渗透滤芯)，这些渗透子单元可以共享或不共享同一容器。

在一些实施方式中，第一反渗透单元渗余物入口流(其可以包括来自进料流、可选地经由一个或更多个其他流的液体的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多))被输送至第一反渗透单元的渗余物侧，使得第一反渗透单元渗余物出口流离开第一反渗透单元的渗余物侧，第一反渗透单元渗余物出口流具有比第一反渗透单元渗余物入口流的渗透压大(例如，大至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)的渗透压。例如，再次参照图1A至图6B，第一反渗透单元106可以包括限定了渗余物侧107和透过物侧108的至少一个渗透膜，并且第一反渗透单元渗余物入口流109可以被输送至渗余物侧107，使得第一反渗透单元渗余物出口流110离开渗余物侧107。根据一些实施方式，可以执行该步骤，使得第一反渗透单元渗余物出口流110具有比第一反渗透单元渗余物入口流109的渗透压大的渗透压。在一些实施方式中，对渗透系统进行操作使得第一反渗透单元渗余物入口流具有至少200psi(至少1.38×10

在一些实施方式中，来自第一反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)从第一反渗透单元的渗余物侧穿过第一反渗透单元的渗透膜被输送至第一反渗透单元的透过物侧。再次参照图1A至图6B，例如，来自第一反渗透单元渗余物入口流109的液体的至少一部分可以从渗余物侧107穿过渗透膜被输送至透过物侧108。从第一反渗透单元的渗余物侧输送至透过物侧的液体可以形成第一反渗透单元透过物出口流(例如，图1A至图6B中的第一反渗透单元透过物出口流111)中的一些第一反渗透单元透过物出口流或全部第一反渗透单元透过物出口流，这些第一反渗透单元透过物出口流可以被从渗透系统排出(例如，作为相对纯的液体、比如相对纯的水)。

根据某些实施方式，溶剂(例如，水)穿过反渗透单元的渗透膜的输送可以经由跨膜净驱动力(即，穿过膜的厚度的净驱动力)来实现。一般地，跨膜净驱动力(Δχ)表示为：

Δχ＝ΔP-ΔΠ＝(P

其中，P

本领域普通技术人员熟悉渗透压的概念。特定液体的渗透压是液体的固有特性。可以以多种方式确定渗透压，其中，最有效的方法取决于所分析的液体的类型。对于具有相对较低的离子摩尔浓度的某些溶液来说，可使用渗透压计准确地测量渗透压。在其他情况下，可以通过与已知渗透压的溶液进行比较来简单地确定渗透压。例如，为了确定未表征溶液的渗透压，可以在无孔半渗透的渗透膜的一侧上施加已知量的未表征溶液，并且在渗透膜的另一侧上反复施加已知渗透压的不同溶液，直到穿过膜厚度的压差为零。

包括n种溶解物的溶液的渗透压(Π)可以估算为：

其中，i

反渗透通常发生在当渗透膜的渗余物侧上的渗透压大于渗透膜的透过物侧上的渗透压时，并且向渗透膜的渗余物侧施加压力，使得渗透膜的渗余物侧上的液压压力充分大于渗透膜的透过物侧上的液压压力，从而克服渗透压差并且溶剂(例如，水)从渗透膜的渗余物侧被输送至渗透膜的透过物侧。一般地，当跨膜液压压力差(P

一些实施方式包括将第二反渗透单元渗余物入口流输送至第二反渗透单元的渗余物侧。第二反渗透单元可以包括至少一个渗透膜，所述至少一个渗透膜限定了第二反渗透单元的透过物侧和第二反渗透单元的渗余物侧。

在一些实施方式中，第二反渗透单元渗余物入口流(其可以包括来自第一反渗透单元渗余物出口流、可选地经由一个或更多个其他流的液体的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多))被输送至第二反渗透单元的渗余物侧，使得第二反渗透单元渗余物出口流离开第二反渗透单元的渗余物侧，第二反渗透单元渗余物出口流具有比第二反渗透单元渗余物入口流的渗透压大(例如，大至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)的渗透压。例如，再次参照图1A至图6B，第二反渗透单元112可以包括限定了渗余物侧113和透过物侧114的至少一个渗透膜，并且第二反渗透单元渗余物入口流115可以被输送至渗余物侧113，使得第二反渗透单元渗余物出口流116离开渗余物侧113。根据一些实施方式，可以执行该步骤，使得第二反渗透单元渗余物出口流116具有比第二反渗透单元渗余物入口流115的渗透压大的渗透压。在一些实施方式中，对渗透系统进行操作使得第二反渗透单元渗余物入口流的液压压力为第一反渗透单元渗余物入口流的压力的至少50％、至少75％、至少90％、至少95％或更多。在一些实施方式中，对渗透系统进行操作使得第二反渗透单元渗余物出口流的浓度相对于第二反渗透单元渗余物入口流的浓度增加至少1.05倍、至少1.10倍、至少1.20倍、至少1.25倍、至少1.40倍、至少1.50倍、和/或达1.70倍、达1.80倍、达2倍、达3倍、达4倍、达5倍、达6倍或更大。

在一些实施方式中，来自第二反渗透单元渗余物入口流的液体的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)从第二反渗透单元的渗余物侧穿过第二反渗透单元的渗透膜被输送至第二反渗透单元的透过物侧。再次参照图1A至图6B，例如，来自第二反渗透单元渗余物入口流115的液体的至少一部分可以从渗余物侧113穿过渗透膜被输送至透过物侧114。从第二反渗透单元的渗余物侧输送至透过物侧的液体可以形成第二反渗透单元透过物出口流(例如，图1A至图6B中的第二反渗透单元透过物出口流117)中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)第二反渗透单元透过物出口流或全部第二反渗透单元透过物出口流。

在一些但不一定是所有实施方式中，第二反渗透单元透过物入口流被输送至第二反渗透单元的透过物侧。在一些实施方式中，从第二反渗透单元的渗余物侧输送至透过物侧的液体与第二反渗透单元透过物入口流组合以形成第二反渗透单元透过物出口流。第二反渗透单元透过物出口流可以从透过物侧输出，以例如用于进一步处理、再循环、排出或其组合，如在下面更详细地描述的。作为示例、图1A至图5以及图6B中所示出的实施方式，第二反渗透单元透过物入口流118被输送至第二反渗透单元112的透过物侧114，第二反渗透单元透过物入口流118可以在透过物侧114与从第二反渗透单元渗余物入口流115输送、已穿过渗透膜的液体组合，以形成第二反渗透单元透过物出口流117。在一些实施方式中，第二反渗透单元透过物入口流用作包括所抽吸的溶液的抽吸流，在下面进一步详细地描述抽吸流的组成的非限制性示例。根据某些实施方式，抽吸流(例如，来自第二反渗透单元透过物入口流118)可以降低在第二反渗透单元处所执行的反渗透过程所需的液压压力(例如，在抽吸流具有渗透压时，使得相对于无抽吸流的操作，需要较低的液压压力来实现给定的跨膜净驱动力)。在一些实施方式中，对渗透系统进行操作使得第二反渗透单元透过物入口流具有小于或等于250psi(小于或等于1.72×10

在一些实施方式中，可以从一个或更多个所执行的过程中回收能量(例如，在渗透系统中)。例如，在一些情况下，可以通过将能量从高压流传递至低压流来回收能量。应当理解的是，本文中的术语“高压”、“低压”、“加压”、“减压”以及“减少的压力”的使用是为了方便区分两个元件之间的相对压力(例如，流的相对压力，入口/出口处的相对压力等)，并不意在暗示任何特定的绝对压力值或数值范围。例如，当称能量被从高压流传递至低压流时，应当理解的是，从其传递能量的流的压力大于接收能量的流的压力。类似地，当流进入渗透系统的部件的高压入口并且离开渗透系统的低压出口时，该流被理解为经历了减压，但是不应当推算高压入口和低压出口处的流的特定绝对压力。

一些实施方式包括减小(例如，减小至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)或浓缩流(例如，包括第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分)的压力，以形成减压浓缩流。例如，再次参照图1A至图6B，第二反渗透单元渗余物出口流116或浓缩流134(例如，包括第二反渗透单元渗余物出口流116的至少一部分)的至少一部分可以被减少以形成减压浓缩流119。如上所述，减小流的压力可以提供能量，该能量可以通过将该能量传递至一个或更多个其他流(例如，通过对其他流进行加压)来回收。在一些实施方式中，利用通过减小第二反渗透单元渗余物出口流/浓缩流的至少一部分压力而回收的能量的至少一部分(例如，至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)来增加能量回收流的压力(例如，增加至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)，以形成加压能量回收流。在图1A至图6B所示的实施方式中，在减小第二反渗透单元渗余物出口流116或浓缩流134(例如，包括第二反渗透单元渗余物出口流116的至少一部分)的压力时所回收的能量的至少一部分可以用于增加能量回收流120的压力，以形成加压能量回收流121。在一些实施方式中，将渗透系统操作使得进入能量回收装置的第二反渗透单元渗余物出口流或浓缩物的一部分的压力为第二反渗透单元渗余物入口流的压力的至少50％、至少75％、至少90％、至少95％或更多。在一些实施方式中，将渗透系统操作使得第二反渗透单元渗余物出口流或浓缩流(可选地包括第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分)的液压压力的至少50％、至少75％、至少80％、至少90％、至少95％、至少98％或更多被传递至能量回收流(例如，在能量回收装置中)。

受益于本公开的本领域中已知的各种技术中的任一种技术可以用于流之间的能量回收。在一些实施方式中，渗透系统包括能量回收装置。本领域普通技术人员熟悉液体处理(例如，浓缩)系统的情况下的能量回收装置。例如，本文中所描述的能量回收过程可以使用呈压力交换装置形式的能量回收装置来执行，该压力交换装置构造成将压力能从高压流体流传递至低压流体流。可能适合的各种形式的能量回收装置包括但不限于功交换器、复热器、双作用气缸、反向正排量泵、离心能量回收装置以及轴向活塞马达。

在例如图1A至图6B中，渗透系统100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、200A、200B、300A、300B、400A、400B、500A、500B、600A以及600B分别包括能量回收装置122。能量回收装置可以包括高压入口、低压入口、高压出口以及低压出口。例如，根据一些实施方式，能量回收装置122可以构造成经由高压入口123接收第二反渗透单元渗余物出口流116或浓缩流134并且使第二反渗透单元渗余物出口流116或浓缩流134减压，以形成减压浓缩流119，该减压浓缩流经由低压出口124被喷出。同时，根据一些实施方式，能量回收装置122还可以造成经由低压入口125接收能量回收流120并且使能量回收流120加压(使用从第二反渗透单元渗余物出口流116的降压回收的能量)，以形成加压能量回收流121，该加压能量回收流经由高压出口126被喷出。

根据例如期望的构型，各种类型的能量回收装置(例如，压力交换装置)是适合的。在一些实施方式中，能量回收装置是等压式能量回收装置。等压式能量回收装置通常是指经由压力平衡机制(例如，经由正排量、活塞和/或旋转作用)将压力从较高压力流直接传递至较低压力流的装置。在标题为“Apparatus EffectingPressure Exchange(影响压力交换的设备)”且于1954年4月13日发布的Jendrassik的美国专利No.2,675,173和标题为“Pressure Exchanger for Liquids(用于液体的压力交换器)”且于1989年12月19日发布的Hauge的美国专利No.4,887,942中描述了等压式能量回收装置的示例，这些美国专利中的每一者的整体通过参引并入本文中。特定类型的等压式能量回收装置包括但不限于活塞式等压式能量回收装置、双作用气缸等压式能量回收装置、双缸等压式能量回收装置、旋转式能量回收装置及其组合。在一些实施方式中，能量回收装置是涡轮式能量回收装置。涡轮式能量回收装置通常是指将液压能从较高压力流传递至机械能(例如，经由涡轮传递至叶轮)并且随后将机械能传递至较低压力流(例如，经由叶轮使较低压力流旋转以增加流的液压压力)的装置。可能的适合的涡轮式能量回收装置的示例包括但不限于涡轮增压器、巴尔顿水轮机(Pelton wheel)以及弗朗西斯水轮机(Francis turbine)。

根据某些实施方式，图1A至图6B示出了本文中所描述的渗透系统的多种构型，这些构型的任何数目的特征可以被组合。根据一些实施方式，图1A至图1H分别示出了采用平衡流的渗透系统100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G以及100H的示意图。根据一些实施方式，图2A至图2B以及图3A至图3B分别示出了采用再循环流的渗透系统200A、200B、300A以及300B的示意图。根据一些实施方式，图4A至图5B分别示出了采用旁路流的渗透系统400A、400B、500A以及500B的示意图。根据一些实施方式，图6A至图6B分别示出了采用多个能量回收装置的组合的渗透系统600A和600B的示意图。

在图1A至图6B中的每一者中，进料流101经由泵入口104被给送至泵102，进料流101在该泵处被加压并且经由泵出口105被喷出，以形成加压进料流103。第一反渗透单元渗余物入口流可以包括加压进料流的至少一部分。在一些实施方式中，第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至泵出口。以这种方式，在图1A至图2B以及图4A至图4B所示的实施方式中，加压进料流103中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多的)加压进料流或全部加压进料流可以通过形成第一反渗透单元渗余物入口流109中的一些第一反渗透单元渗余物入口流或全部第一反渗透单元渗余物入口流而被输送(例如，经由一个或更多个流体导管)至第一反渗透单元106的渗余物侧107。在操作和连接性在不同时间段期间变化的一些实施方式中，该操作和连接性可以在第一时间段和第二时间段两者期间发生。

如上所述，使用从第二反渗透单元渗余物出口流或浓缩流(可选地包括第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分)的降压回收的能量可以增加能量回收流的压力(例如，在能量回收装置中)，由此形成加压能量回收流。在一些这样的实施方式中，能量回收流包括加压进料流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些实施方式中，能量回收装置的低压入口流体连接至泵出口。以这种方式，在图3A至3B、图5A至图5B以及图6A至图6B中，加压进料流103中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多的)加压进料流或全部加压进料流可以通过形成能量回收流120中的一些能量回收流而被输送(例如，经由一个或更多个流体导管)至能量回收装置122的低压入口125，并且在能量回收装置122中可以增加能量回收流120的压力，以形成加压能量回收流121，该加压能量回收流经由高压出口126从能量回收装置122被喷出。在操作和连接性在不同时间段期间变化的一些实施方式中，该操作和连接性可以在第一时间段和第二时间段两者期间发生。

在一些实施方式中，在能量回收装置中回收的能量有助于一个或更多个渗透分离过程，这可以减少(例如，减少至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)来自系统的其他组件、比如泵(例如，高压泵)的所需的能量输入。例如，在一些实施方式中，第一反渗透单元渗余物入口流包括加压能量回收流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些实施方式中，第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至能量回收装置的高压出口。在图3A至图3B、图5A至图5B以及图6A至图6B中，加压能量回收流121中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)加压能量回收流或全部加压能量回收流可以通过形成第一反渗透单元渗余物入口流109中的一些渗余物入口流或全部渗余物入口流而被输送(例如，经由一个或更多个流体导管)至第一反渗透单元106的渗余物侧107。在图1A至图2B以及图4A至图4B中，加压能量回收流121可以与加压进料流103组合，以形成第一反渗透单元渗余物入口流109中的一些第一反渗透单元渗余物入口流或全部第一反渗透单元渗余物入口流。来自加压能量回收流的压力可以有助于用于执行第一反渗透单元中的反渗透过程的液压压力，由此减少泵(例如，泵102)所需要的液压压力的量。在操作和连接性在不同时间段期间变化的一些实施方式中，该操作和连接性可以在第一时间段和第二时间段两者期间发生。

在图1A至图6B中的每一者中，来自第一反渗透单元渗余物入口流109的液体的一部分可以穿过渗透膜被传递至透过物侧108，从而产生离开渗余物侧107的第一反渗透单元渗余物出口流110(具有比第一反渗透单元渗余物入口流109高的渗透压)以及在一些情况下离开透过物侧108的第一反渗透单元透过物出口流111(例如，将从渗透系统100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、200A、200B、300A、300B、400A、400B、500A、500B、600A或600B排出)。在一些实施方式中，进料流的按体积计至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少75％、至少90％或更多的进料流从渗透系统被排出(例如，作为经纯化的液体、比如纯化水)。流体的未排出的剩余部分可以在系统中进一步被处理(例如，作为第一反渗透单元渗余物出口流)。

在一些实施方式中，第二反渗透单元渗余物入口流包括第一反渗透单元渗余物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些实施方式中，第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至第二反渗透单元的渗余物侧。以这种方式，在图1A至图6B中，第一反渗透单元渗余物出口流110中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)第一反渗透单元渗余物出口流或全部第一反渗透单元渗余物出口流可以通过形成第二反渗透单元渗余物入口流115中的一些第二反渗透单元渗余物入口流或全部第二反渗透单元渗余物入口流而被输送(例如，经由一个或更多个流体导管)至第二反渗透单元112的渗余物侧113。来自第二反渗透单元渗余物入口流115的液体的一部分可以穿过渗透膜传递至透过物侧114，从而产生离开渗余物侧113的第二反渗透单元渗余物出口流116(具有比第二反渗透单元渗余物入口流115的渗透压高的渗透压)以及在一些情况下的第二反渗透单元透过物出口流117。第二反渗透单元透过物出口流117可以包括穿过渗透膜传递的液体和第二反渗透单元透过物入口流118(例如，抽吸流)的组合，在下文更详细地描述第二反渗透单元透过物入口流的来源。因此，第二反渗透单元透过物出口流117可以具有比第二反渗透单元透过物入口流118的渗透压低的渗透压。

如上所述，第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)可以被减压，以形成减压浓缩流。这样的过程可以使用能量回收装置(例如，等压式能量回收装置、涡轮式能量回收装置)来发生。在一些实施方式中，第二反渗透单元的渗余物侧流体连接至能量回收装置的高压入口。以这种方式，在图1A至图6B中，第二反渗透单元渗余物出口流116中的一些第二反渗透单元渗余物出口流(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)或全部第二反渗透单元渗余物出口流可以被输送(例如，经由一个或更多个流体导管)至能量回收装置122的高压入口123，在该能量回收装置中，使第二反渗透单元渗余物出口流116的压力减小，以形成减压浓缩流119，该减压浓缩流经由低压出口124从能量回收装置122被喷出。

在渗透系统包括第二反渗透单元透过物入口流的一些实施方式中，第二反渗透单元透过物入口流包括减压浓缩流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些情况下，这样的构型可以通过提供具有溶解溶质的相对低液压压力的抽吸流而有助于渗透系统的有益性能，溶解溶质的存在可以减小在渗余物侧处用于执行反渗透过程的所需的液压压力(由此节省能量和/或增加系统耐久性)。在一些实施方式中，第二反渗透单元的透过物侧流体连接至能量回收装置的低压出口。以这种方式，在图1B、图1D、图1F、图1H、图2B、图3B、图4B、图5B以及图6B中，减压浓缩流119中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)减压浓缩流或全部减压浓缩流可以通过形成第二反渗透单元透过物入口流118(其可充当抽吸流)中的一些第二反渗透单元透过物入口流或全部第二反渗透单元透过物入口流而被输送(例如，经由一个或更多个流体导管)至第二反渗透单元112的透过物侧114。

在一些实施方式中，减压浓缩流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)从系统排出。例如，参照图1A至图5B以及图6B，可选的排出部分127可以从减压浓缩流119分流并且从渗透系统100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、200A、200B、300A、300B、400A、400B、500A、500B或600B移除。在一些实施方式中，所有的减压浓缩流从系统排出。例如，在图6A和图6B中，所有的减压第一浓缩流119可以从渗透系统600A排出。排出减压流的至少一部分可以允许控制第二反渗透单元透过物入口流和出口流的流量，这可以与可选的平衡流一起提供能量回收装置和/或泵的有利控制。这样的排出部分还可以提供具有相对高浓度的溶质的流体的来源，该来源可以用于进一步的下游过程。在操作和连接性在不同时间段期间变化的一些实施方式中，该操作和连接性可以在第一时间段和第二时间段两者期间发生。

如上所述，可以使用从第二反渗透单元渗余物出口流的降压回收的能量来增加能量回收流的压力(例如，在能量回收装置中)，由此形成加压能量回收流。这样的能量传递(例如，呈流压力形式的能量转移)可以减少系统中的能量损失并且促进期望位置(例如，在渗余物侧处)处的高压和期望位置(例如，在抽吸流处)处的低压。能量回收流可以包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些实施方式中，第二反渗透单元的透过物侧流体连接至能量回收装置的低压入口。以这种方式，在图1A至图2B以及图4A至图4B中，第二反渗透单元透过物出口流117中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)第二反渗透单元透过物出口流或全部第二反渗透单元透过物出口流可以通过形成能量回收流120中的一些能量回收流或全部能量回收流而被输送(例如，经由一个或更多个流体导管输送)至能量回收装置122的低压入口125，并且在能量回收装置122中可以增加能量回收流120的压力，以形成加压能量回收流121，该加压能量回收流经由高压出口126从能量回收装置122喷出。

在加压能量回收流与加压进料流组合的一些实施方式中，在对加压能量回收流和加压进料流进行组合(例如，以形成第一反渗透单元渗余物入口流)之前进一步增加加压能量回收流(例如，可选地已经与如下文所解释的再循环流组合)的压力(例如，增加至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)。例如，上述渗透系统的泵(例如，高压泵)可以为第一泵，并且渗透系统还可以包括第二泵。第二泵可以用于调整加压能量回收流的流量(和/或使加压能量回收流的压力增加至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)并且调整分别穿过第一反渗透单元106的渗余物侧107和第二反渗透单元112的渗余物侧113的流动。以这种方式，在一些情况下，可以实现在膜附近具有较少溶质积聚的更高能效的系统。在一些实施方式中，第二泵包括第二泵入口和第二泵出口，其中，第二泵入口流体连接至能量回收装置的高压出口，并且第二泵出口流体连接至第一反渗透单元的渗余物侧。例如，在图1A至图2B以及图4A至图4B中，离开能量回收装置122的高压出口126的加压能量回收流121(在一些情况下，已经与再循环流132组合，如图2A至2B中)可以被给送至可选的第二泵130的第二泵入口129，该加压能量回收流在该第二泵处被加压并且经由第二泵出口131以较高压力喷出，并且随后与加压进料流103组合。在操作和连接性在不同时间段期间变化的一些实施方式中，该操作和连接性可以在第一时间段和第二时间段两者期间发生。

如上所述，可以采用平衡流来控制流量和/或渗透系统内的压力分布。平衡流的一个来源可以是进料流的一部分(例如，在该进料流在泵处加压之前)。例如，在一些实施方式中，能量回收流包括平衡流，平衡流包括进料流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些实施方式中，泵入口流体连接至能量回收装置的低压入口。以这种方式，在图1A至图1B中，给送至泵入口104的进料流101的一部分分流为平衡流128，以形成能量回收流120的一部分(该部分随后在能量回收装置122中被加压)。

在一些实施方式中，平衡流的来源为第二反渗透单元透过物出口流的一部分，并且平衡流替代地并入进料流中。例如，在一些实施方式中，进料流包括平衡流，平衡流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在图1C至图1D所示的实施方式中，渗透系统100C和100D构造成使得第二反渗透单元透过物出口流117的第一部分形成能量回收流120中的一些能量回收流(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)或全部能量回收流(该能量回收流随后在能量回收装置122中被加压)，并且第二反渗透单元透过物出口流117的第二部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)作为平衡流128被分流至进料流101。

一些实施方式包括调节第二反渗透单元透过物出口流和/或平衡流的流量。在一些情况下，调节这些流量中的一者或两者可以改进能量回收装置和/或整体渗透系统的性能。在一些实施方式中，调节第二反渗透单元透过物出口流和/或平衡流的质量流量，使得能量回收流具有与第二反渗透单元渗余物出口流的该部分(例如，被给送至能量回收装置的部分)的质量流量类似的质量流量。在一些情况下，使进入和/或离开能量回收装置的流的流量匹配可能是有利的。例如，如上所述，能量回收装置可以为等压式能量回收装置。在一些实施方式中，使进入和/或离开等压式能量回收装置的流的流量匹配减少或消除了流在等压式能量回收装置内的混合。流在等压式能量回收装置内的混合程度可以与进入和/或离开等压式能量回收装置的流的流量的不平衡成比例。流的混合可能导致在加压能量回收流中相对较高量的溶质被反馈回第一反渗透单元，这因此可能需要供应较高量的液压压力以用于第一反渗透单元的操作，从而与此处所描述的限于无混合的操作相比，降低了能效并且增加了系统上的负载。应当理解的是，调节本文中所描述的流量还可以改进其他类型的能量回收装置、比如涡轮式能量回收装置的性能。

在一些实施方式中，调节第二反渗透单元透过物出口流和/或平衡流的质量流量，使得能量回收流的质量流量在进入能量回收装置的第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分的质量流量的20％内、10％内、5％内、2％内、1％内、0.1％内或更小。如本领域普通技术人员将理解的，相对于较低的数值测量百分数差。例如，如果第二反渗透单元渗余物出口流的质量流量是20kg/hr并且能量回收流的质量流量是22kg/hr，则第二反渗透单元渗余物出口流的质量流量在能量回收流的质量流量的10％内(因为[22kg/hr-20kg/hr]/20kg/hr×100％＝10％)。作为另一示例，如果第二反渗透单元渗余物出口流的质量流量是22kg/hr并且能量回收流的质量流量是20kg/hr，则第二反渗透单元渗余物出口流的质量流量在能量回收流的质量流量的10％内(因为[22kg/hr-20kg/hr]/20kg/hr×100％＝10％)。

如上所述，在一些实施方式中，对渗透系统(例如，包括平衡流)进行操作，使得进入能量回收装置的能量回收流的质量流量在第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分的质量流量的20％内、10％内、5％内、2％内、1％内、0.1％内或更小。在一些实施方式中，可以通过调节传送至第二反渗透单元透过物入口流的减压浓缩流的量与传送至别处(例如，从系统排出)的减压浓缩流的量的比率来控制能量回收流的质量流量。这样的比率可以被称为“再循环比率”。在一些实施方式中，对渗透系统进行操作，使得再循环比率按体积计为至少0.1、至少0.25、至少0.5、和/或达0.6、达0.75或更大。在一些实施方式中，对渗透系统进行操作，使得第二反渗透单元透过物出口流的质量流量为进入泵的进料流的部分的质量流量的至少25％、至少50％、至少75％、至少100％、和/或达125％、达150％、达175％或更大。还可以通过调节平衡流(与如图1A至图1B中的能量回收流合并或者从能量回收装置分流(例如，通过从如图1C至图1D中的第二反渗透单元透过物出口流分流))的流量来控制能量回收流的质量流量。在一些实施方式中，平衡流的质量流量为进入泵的进料流的部分的至少2％、至少5％、至少10％、至少25％、和/或达40％、达50％或更大。在一些实施方式中，可以调节平衡流质量流量，以补偿上述再循环比率的变化，以维持系统中(例如，能量回收装置中)的流量平衡。可以例如使用操作性地联接至蒸汽的流量控制阀和/或泵(例如，增压泵)来调节渗透系统的流的流量。

在一些实施方式中，对渗透系统(例如，包括平衡流)进行操作，使得加压能量回收流(例如，离开能量回收装置的加压能量回收流)的盐度相对接近能量回收流(例如，进入能量回收装置的能量回收流)的盐度。在一些实施方式中，对渗透系统进行操作，使得加压能量回收流的盐度在能量回收流的盐度的20％内、10％内、5％内、2％内、1％内、0.1％内或更小。如本文所使用的，液体流的盐度是指液体流中的所有溶解的盐的重量百分比(wt％)。在被给送至反渗透单元(例如，用于分离过程)的流中期望较低溶质浓度的情况下，使加压能量回收流的盐度相对于能量回收流具有相对较小的变化可能是有利的。例如，在接收具有较低溶质浓度的流的反渗透单元中可能需要施加较小的液压压力(例如，以完成给定量的脱盐)。可以实现对能量回收流和加压能量回收流的盐度的控制的一种方式为通过例如在能量回收装置中避免在能量回收流与其可能遇到的其他流之间发生混合。可以例如经由明智地控制能量回收装置中的质量流量(例如，经由控制平衡流和/或系统的再循环比率)来限制或消除混合，如上所述。可以根据现有技术中已知的任何方法来测量盐度。例如，用于测量盐度的适合的方法的非限制性示例是SM 2540C方法。根据SM 2540C方法，过滤包括含有一种或更多种溶解固体的一定量的液体的样品(例如，通过玻璃纤维过滤器)，并且在称重盘中在180℃下使过滤物蒸发至干燥。盘重量的增加表示样品中的总溶解固体的质量。可以通过将总溶解固体的质量除以原始样品的质量并使所得数字乘以100来获得样品的盐度。

如上所述，可以采用再循环流(例如，以控制渗透系统内的压力分布)。在一些实施方式中(例如，如图2A至图2B中的渗透系统200A和200B中所示出的)，第一反渗透单元渗余物入口流包括再循环流。再循环流可以包括第一反渗透单元渗余物出口流的第一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。以这种方式，来自第一反渗透单元的渗余物出口流的一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)可以从第一反渗透单元的渗余物侧的出口被重新引导返回至第一反渗透单元的渗余物侧的入口(例如，通过与最终形成第一反渗透单元渗余物入口流的一个或更多个其他流组合)。在加压能量回收流并入第一反渗透单元渗余物入口流的一些实施方式中，再循环流(例如，包括第一反渗透单元渗余物出口流的第一部分)在加压能量回收流并入第一反渗透单元渗余物入口流之前与加压能量回收流组合。例如，在图2A至图2B中，渗透系统200A和200B可以构造成使得离开第一反渗透单元106的渗余物侧107的出口的第一反渗透单元渗余物出口流110的第一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)可以作为再循环流132分流(例如，经由一个或更多个流体导管分流)至加压能量回收流121，在加压能量回收流121处，该再循环流与从能量回收装置122的高压出口126离开的加压能量回收流121组合。再循环流132与加压能量回收流121的组合可以发生在加压能量回收流121并入第一反渗透单元渗余物入口流109(例如，经由与加压进料流103组合)之前。如上所述，使用这样的再循环流可以减少第一反渗透单元的膜处的溶质积聚。此外，将再循环流从第二反渗透单元的渗余物侧的出口引导至第一反渗透单元的渗余物侧的入口可以节省系统中的能量消耗。例如，渗透系统中典型的现有再循环方法通过对流进行节流(例如，通过阀、孔口、喷嘴、配件或其组合进行节流)来降低再循环浓缩流的液压压力。这样的常规系统中的减压再循环流随后被引导至泵的低压入口以用于再加压(例如，在被给送至第一反渗透单元的渗余物侧之前)。相反，本文中所描述的再循环流(例如，与离开能量回收流、比如等压能量回收流的加压能量回收流组合的再循环流)可能能够经由泵送赋予额外的压力而没有伴随的能量消耗。这样的方法相对于缺乏这样的构型、而在其他方面相同的系统可以将渗透系统的能量消耗减少至少1％、至少10％、至少50％、至少75％、至少100％、和/达200％、达250％或更多(例如，在采用等压式能量回收装置时)。以本文中所描述的方式的再循环可以允许渗透系统即使在第二反渗透单元不运行的情况下也能保持至少部分生产(例如，浓缩液体的生产)。例如，即使在产生少量第二反渗透单元透过物出口流、甚至没有产生第二反渗透单元透过物出口流产生时，再循环流也可以允许足够的液体流动至第一反渗透单元的渗余物侧。

在一些实施方式中，能量回收流包括再循环流。再循环流可以包括第一反渗透单元渗余物出口流的第一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些实施方式中，能量回收装置的低压入口流体连接至第一反渗透单元的渗余物侧的出口。以这种方式，来自第一反渗透单元的渗余物出口流的一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)可以从第一反渗透单元的渗余物侧的出口被重新引导返回至能量回收装置的低压入口(例如，通过与最终形成能量回收流的一个或更多个其他流组合)。在加压进料流并入能量回收流的一些实施方式中，渗透系统构造成使再循环流(例如，包括第一反渗透单元渗余物出口流的第一部分)与离开泵出口的加压进料流组合，由此形成能量回收流的至少一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)能量回收流。例如，在图3A至图3B中，渗透系统300A和300B可以构造成使得离开第一反渗透单元106的渗余物侧107的出口的第一反渗透单元渗余物出口流110的第一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)可以作为再循环流132分流至加压进料流103，其中，该再循环流与从泵102的泵出口105离开的加压进料流103组合。如上所述，本文中的再循环流可以通过例如减少第一反渗透单元的膜处的溶质积聚来减少系统中的能量消耗。与典型的现有方法相比，一些这样的实施方式可能需要较少的再循环流减压。这样的过程相对于缺乏这样的构型、而在其他方面相同的系统可以将渗透系统的能量消耗减少至少1％、至少10％、至少50％、至少75％、和/或达100％、达125％或更多(例如，在采用涡轮式能量回收装置时)。在再循环流包括第一反渗透单元渗余物出口流的第一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)的一些实施方式中，第二反渗透单元渗余物入口流可以包括第一反渗透单元渗余物出口流的第二部分(例如，第一反渗透单元渗余物出口流的余量)。

在一些实施方式中，第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)在渗透系统中再循环。例如，在一些实施方式中，进料流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些情况下，这可以通过使第二反渗透单元的透过物侧流体连接至泵入口来实现。作为示例，在图3A至图3B中，第二反渗透单元透过物出口流117(例如，经稀释的抽吸流)中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)第二反渗透单元透过物出口流或全部第二反渗透单元透过物出口流可以通过并入进料流101中而被从透过物侧114输送(例如，经由一个或更多个流体导管输送)至泵入口104。

应当理解的是，在一些实施方式中，将流的一部分从渗透系统的第一元件输送至渗透系统的第二元件可以涉及使该部分穿过一个或更多个初级和/或中间元件。当第一元件和第二元件间接地流体连接而非直接地流体连接时，这样的过程可以是可操作的，如在下面更详细地描述的。作为一个示例，在第一反渗透单元渗余物入口流包括加压进料流的至少一部分的一些实施方式中，加压进料流中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)加压进料流或全部加压进料流可以穿过初级反渗透单元和/或中间泵。图1E至图1H示出了图示一个这样的构型的示意图。在图1E至图1H中，根据一些实施方式，渗透系统100E、100F、100G以及100H还包括初级反渗透单元156和中间泵152(例如，增压泵)。在第一反渗透单元渗余物入口流109包括离开泵出口105的加压进料流103的至少一部分的一些实施方式中，加压进料流103的该部分被给送至初级反渗透单元渗余物入口流159，该初级反渗透单元渗余物入口流被输送至初级反渗透单元156的渗余物侧157。来自初级反渗透单元渗余物入口流159的液体的一部分可以穿过渗透膜被传递至透过物侧158，从而产生离开渗余物侧157的初级反渗透单元渗余物出口流160(初级反渗透单元渗余物出口流160具有比第一反渗透单元渗余物入口流159高的渗透压并且仍然包括加压进料流103的至少一部分)、以及在一些情况下离开透过物侧158的初级反渗透单元透过物出口流161。根据一些实施方式，初级反渗透单元渗余物出口流160(包括加压进料流103的至少一部分)中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)初级反渗透单元渗余物出口流或全部初级反渗透单元渗余物出口流可以通过被给送至中间泵入口流151、进入中间泵152的中间泵入口154并作为中间泵出口流153从中间泵出口155离开而进一步被加压。随后，如图1E至图1H所示，包括加压进料流103的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)的中间泵出口流153中的一些中间泵出口流或全部中间泵出口流可以被给送至第一反渗透单元渗余物入口流109。在包括间接流体连接的一些这样的系统(例如，在接收进料流的泵与第一反渗透单元之间包括初级反渗透单元和/或中间泵的渗透系统)中，渗透系统的其余部分可以如上文和下文所描述的那样操作。例如，第一反渗透单元渗余物入口流109还可以接收加压能量回收流121的至少一部分。作为另一示例，在图1E至图1F中的渗透系统100E和100F中，能量回收流120可以包括平衡流128，平衡流128包括进料流101的一部分，与图1A至图1B中类似。类似地，在图1G至图1H中的渗透系统100G和100H中，进料流101可以包括平衡流128，平衡流128包括第二反渗透单元透过物出口流117的至少一部分，与图1C至图1D中类似。

如上所述，可以采用旁路流和/或阀，使得渗透系统可以在不同时间段(例如，第一时间段和第二时间段)期间在不同构型下操作。在图4A至图5B中，根据一些实施方式，渗透系统400A、400B、500A以及500B分别采用旁路流。在包括阀的渗透系统中，阀可以包括一个或更多个阀，所述一个或更多个阀可以被致动以调节穿过系统的流体的流动。当阀被描述为处于第一位置或第二位置时，这些位置将被理解为是指系统的阀中的一个或更多个阀的致动状态，并不一定指系统内的阀的物理位置。

在一些实施方式中，在至少第一时间段期间，第二反渗透单元渗余物入口流包括第一反渗透单元渗余物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。如上所述，在一些实施方式中，渗透系统包括阀。在一些实施方式中，阀构造成使得在阀处于第一位置时，第一反渗透单元的渗余物侧与第二反渗透单元的渗余物侧流体连通。以这种方式，在图4A至图5B中的每一者中，在至少第一时间段期间(例如，在阀处于第一位置时)，阀133处于一位置，使得第一反渗透单元渗余物出口流110中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)第一反渗透单元渗余物出口流或全部第一反渗透单元渗余物出口流可以通过形成第二反渗透单元渗余物入口流115中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)第二反渗透单元渗余物入口流或全部第二反渗透单元渗余物入口流而被输送(例如，经由一个或更多个流体导管输送)至第二反渗透单元112的渗余物侧113。

在一些实施方式中，在第一时间段和第二时间段期间，浓缩流可以被减压(例如，减压至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)，以形成减压浓缩流。这样的过程可以使用能量回收装置(例如，等压式能量回收装置、涡轮式能量回收装置等)发生。在一些实施方式中，在至少第一时间段期间，浓缩流包括第二反渗透单元渗余物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。例如，在至少第一时间段期间，阀可以构造成使得在阀处于第一位置时，第二反渗透单元的渗余物侧与能量回收装置的高压入口流体连通。以这种方式，在图4A至图5B中，阀133可以处于一位置(例如，在至少第一时间段期间)，使得第二反渗透单元渗余物出口流116中的一些(例如至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)第二反渗透单元渗余物出口流或全部第二反渗透单元渗余物出口流可以通过形成浓缩流134中的一些浓缩流或全部浓缩流而被输送(例如，经由一个或更多个流体导管输送)至能量回收装置122的高压入口123，在该能量回收装置中，浓缩流134的压力减小，以形成减压浓缩流119，该减压浓缩流经由低压出口124从能量回收装置122喷出。

在一些实施方式中，在至少第一时间段期间，上述第二反渗透单元透过物入口流包括减压浓缩流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些实施方式中，阀构造成使得在阀处于第一位置时，第二反渗透单元的透过物侧与能量回收装置的低压出口流体连通。以这种方式，在图4A至图5B中，阀133可以处于一位置(例如，在至少第一时间段期间)，使得减压浓缩流119中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)减压浓缩流或全部减压浓缩流可以通过形成第二反渗透单元透过物入口流118(其可以用作抽吸流)中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)第二反渗透单元透过物入口流或全部第二反渗透单元透过物入口流而被输送(例如经，由一个或更多个流体导管输送)至第二反渗透单元112的透过物侧114。

如上所述，在第一时间段和第二时间段期间，可以使用从浓缩流的减压回收的能量来增加能量回收流的压力(例如，在能量回收装置中)，由此形成加压能量回收流。在一些实施方式中，在至少第一时间段期间，能量回收流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些实施方式中，阀构造成使得当阀处于第一位置时，第二反渗透单元的透过物侧与能量回收装置的低压入口流体连通。以这种方式，在图4A至图4B中，阀133可以处于一位置(例如，在至少第一时间段期间)，使得第二反渗透单元透过物出口流117中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)第二反渗透单元透过物出口流或全部第二反渗透单元透过物出口流可以通过形成能量回收流120中的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)能量回收流或全部能量回收流而被输送(例如，经由一个或更多个流体导管输送)至能量回收装置122的低压入口125，并且在能量回收装置122中可以增加能量回收流120的压力，以形成加压能量回收流121，该加压能量回收流经由高压出口126从能量回收装置122喷出。

如上所述，可以采用旁路流来提供渗透系统的操作，即使在反渗透单元中的一个或更多个反渗透单元(例如，第二反渗透单元)接收并产生减少量的流体流或无流体流时。例如，来自第一反渗透单元的旁路流可以定位成使得渗透系统可以在第一时间段期间在完全使用第二反渗透单元的情况下操作，并且即使在第二时间段期间，第二反渗透单元部分脱机或完全脱机，渗透系统也可以操作。

在一些实施方式中，在至少第二时间段期间，第二反渗透单元的渗余物侧不接收第一反渗透单元渗余物出口流的任何部分，或者接收以下量的第一反渗透单元渗余物出口流：所述量比在第一时间段期间由第二反渗透单元的渗余物侧接收的第一反渗透单元渗余物出口流的量小至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少98wt％、至少99wt％或至少99.9wt％。这可以例如通过使阀构造成使得当阀处于第二位置(不同于第一位置的位置)时，第一反渗透单元的渗余物侧不与第二反渗透单元的渗余物侧流体连通来实现。以这种方式，在图4A至图5B中，阀133可以处于一位置(例如，在第二时间段期间)，使得例如通过切断渗余物侧107与渗余物侧113之间的流体连通，相对少的第一反渗透单元渗余物出口流110、甚至没有第一反渗透单元渗余物出口流110可以被输送至第二反渗透单元112的渗余物侧113。

在一些实施方式中，在至少第二时间段期间，浓缩流包括旁路流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些这样的实施方式中，旁路流包括第一反渗透单元渗余物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。这可以例如通过使阀构造成使得在阀处于第二位置时、第一反渗透单元的渗余物侧与能量回收装置的高压入口流体连通来实现。以这种方式，在图4A至图5B中，阀133可以处于一位置(例如，在第二时间段期间)，使得第一反渗透单元渗余物出口流110中的一些(例如至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)第一反渗透单元渗余物出口流或全部第一反渗透单元渗余物出口流可以通过形成旁路流135中的一些旁路流或全部旁路流而被从第一反渗透单元106的渗余物侧107输送(例如，经由一个或更多个流体导管输送)至能量回收装置122的高压入口123，该旁路流中的一些旁路流或全部旁路流形成浓缩流134中的一些浓缩流或全部浓缩流。应当理解的是，在一些实施方式中，阀可以构造成使得在阀处于第二位置时(例如，在第二时间段期间)，第一反渗透单元的渗余物侧与第二反渗透单元的渗余物侧流体连通(例如，使得第一反渗透单元的渗余物侧经由旁路流与第二反渗透单元的渗余物侧和能量回收装置的高压入口两者流体连通)。还应当理解的是，在一些实施方式中，阀构造成使得当阀处于第一位置时(例如，在第一时间段期间)，第一反渗透单元的渗余物侧不与能量回收装置的高压入口流体连通。这样的构型是在第一时间段期间被给送至能量回收装置的高压入口的浓缩流可以不包括旁路流的至少一部分的一种方式。然而，在其他实施方式中，阀构造成使得当阀处于第一位置时(例如，在第一时间段期间)，第一反渗透单元的渗余物侧与能量回收装置的高压入口流体连通。这样的构型是在第一时间段期间被给送至能量回收装置的高压入口的浓缩流可以包括旁路流的至少一部分的一种方式。

一些实施方式可以包括调节旁路流的流量(例如，在第一时间段期间、在第二时间段期间、或在第一时间段期间和在第二时间段期间)。调节旁路流的流量可以促进能量回收装置的有益性能(例如，通过协助压力交换和/或通过限制或防止流的混合)。一些实施方式包括经由旁路排出流来排出旁路流的一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。例如，在图4A至图5B中，渗透系统400A、400B、500A以及500B构造成使得可选的旁路排出流136从旁路流135分流并且从渗透系统排出和/或与减压浓缩流119和/或减压浓缩流119的可选的排出部分127组合。这样的旁路排出流可以提供一种方式来调节进入能量回收装置的浓缩流相对于能量回收流的质量流量。一些实施方式包括调节旁路流的流量和/或旁路排出流的流量，使得浓缩流的质量流量在能量回收流的质量流量的20％内、10％内、5％内、2％内、1％内、0.1％内或更小。在一些实施方式中，可以通过调节传送至第二反渗透单元透过物入口流的减压浓缩流的量与传送至别处(例如，从该系统排出)的减压浓缩流的量的比率来控制能量回收流的质量流量。这样的比率可以被称为“再循环比率”。在渗透系统包括如上文所描述的平衡流的一些实施方式中，还可以通过调节平衡流(该平衡流与如图1A至图1B中的能量回收流合并或从图1C至图1D中的第二反渗透单元透过物出口流分流)的流量来控制能量回收流的质量流量。在一些实施方式中，可以调节平衡流质量流量以补偿上述再循环比率的变化来维持系统中(例如，能量回收装置中)的流量平衡。

在一些实施方式中，在至少第二时间段期间，第二反渗透单元的透过物侧不接收减压浓缩流的任何部分，或者接收以下量的减压浓缩流：所述量比在第一时间段期间由第二反渗透单元的透过物侧接收的减压浓缩流的量小至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少98wt％、至少99wt％或至少99.9wt％。这可以例如通过使阀构造成使得当阀处于第二位置时、第二反渗透单元的透过物侧不与能量回收装置的低压出口流体连通来实现。以这种方式，在图4A至图5B中，阀133可以处于一位置(例如，在第二时间段期间)，使得例如通过切断透过物侧114与低压出口124之间的流体连通来使相对少的减压浓缩流119、甚至没有减压浓缩流119可以被输送至第二反渗透单元112的透过物侧114。在一些这样的实施方式中，在第二时间段期间，减压浓缩流(例如，减压浓缩流119)中的一些减压浓缩流或全部减压浓缩流从渗透系统排出，而不是被输送至第二反渗透单元的透过物侧(例如，经由减压浓缩流119的可选的排出部分127)。然而，应当理解的是，在一些实施方式中，阀构造成使得当阀处于第二位置时(例如，在第二时间段期间)，第二反渗透单元的透过物侧与能量回收装置的低压出口流体连通。

在一些实施方式中，在至少第二时间段期间，能量回收装置的高压入口不接收第二反渗透单元渗余物出口流的任何部分，或者接收以下量的第二反渗透单元渗余物出口流：所述量比在第一时间段期间由高压入口接收的第二反渗透单元渗余物出口流的量小至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少98wt％、至少99wt％或至少99.9wt％。这可以例如通过使阀构造成使得当阀处于第二位置时、第二反渗透单元的渗余物侧不与能量回收装置的高压入口流体连通来实现。以这种方式，在图4A至图5B中，阀133可以处于一位置(例如，在第二时间段期间)，使得例如通过切断渗余物侧113与高压入口123之间的流体连通来使相对少的第二反渗透单元渗余物出口流116、甚至没有第二反渗透单元渗余物出口流116可以被输送至高压入口123。在一些实施方式中，高压入口接收少的第二反渗透单元渗余物出口流、甚至没有接收到第二反渗透单元渗余物出口流，因为在第二时间段期间，由第二反渗透单元产生少的这样的流、甚至没有产生这样的流。

在一些实施方式中，在至少第二时间段期间，能量回收装置的低压入口不接收第二反渗透单元透过物出口流的任何部分，或者接收以下量的第二反渗透单元透过物出口流：所述量比在第一时间段期间由低压入口接收的第二反渗透单元透过物出口流的量小至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少98wt％、至少99wt％或至少99.9wt％。这可以例如通过使阀构造成使得当阀处于第二位置时、第二反渗透单元的透过物侧不与能量回收装置的低压入口流体连通来实现。以这种方式，在图4A至图4B中，阀133可以处于一位置(例如，在第二时间段期间)，使得例如通过切断透过物侧114与低压入口125之间的流体连通来使相对少的第二反渗透单元透过物出口流117、甚至没有第二反渗透单元透过物出口流117可以被输送至低压入口125。在一些实施方式中，低压入口接收少的第二反渗透单元透过物出口流、甚至没有接收到第二反渗透单元透过物出口流，因为在第二时间段期间，由第二反渗透单元产生少的这样的流、甚至没有产生这样的流。然而，应当理解的是，在一些实施方式中，阀可以构造成使得当阀处于第二位置时(例如，在第二时间段期间)，第二反渗透单元的透过物侧与能量回收装置的低压入口流体连通。

在一些实施方式中，第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)在渗透系统中再循环。例如，在一些实施方式中，在至少第一时间段期间，进料流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。这在一些情况下可以通过使阀构造成使得当阀处于第一位置时、第二反渗透单元的透过物侧与泵入口流体连通来实现。作为示例，在图5A至图5B中，当阀处于第一位置时(例如，在至少第一时间段期间)，第二反渗透单元透过物出口流117(例如，经稀释的抽吸流)的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)第二反渗透单元透过物出口流或全部第二反渗透单元透过物出口流可以通过并入进料流101而从透过物侧114被输送(例如，经由一个或更多个流体导管输送)至泵入口104。第二反渗透单元透过物出口流的这样的再循环可以允许调节被给送至系统的其他部件(例如，能量回收装置、第一反渗透单元等)的流的流量、溶质浓度和/或液压压力。

在一些实施方式中，包括旁路流的渗透系统还包括根据上述实施方式的平衡流(例如，类似于图1A至图1H中所示出的平衡流128)。在一些实施方式中，在至少第二时间段期间，能量回收流包括平衡流(例如，通过使阀构造成使得当阀处于第二位置时，泵入口与能量回收装置的低压入口流体连通)，该平衡流包括进料流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些这样的实施方式中，能量回收流还在第一时间段期间包括平衡流，该平衡流包括进料流的一部分，但是在其他实施方式中，能量回收流在第一时间段期间不包括平衡流(例如，通过使阀构造成使得当阀处于第一位置时，泵入口不与能量回收装置的低压入口流体连通)。在一些实施方式中，在至少第二时间段期间，进料流包括平衡流(例如，通过使阀构造成使得当阀处于第一位置时，泵入口与第二反渗透单元的透过物侧流体连通)，该平衡流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。在一些这样的实施方式中，进料流还在第一时间段期间包括平衡流，该平衡流包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分，但是在其他实施方式中，进料流在第一时间段期间不包括平衡流。

在一些实施方式中，可以采用多于一种的能量回收(例如，压力交换)方法。在一些实施方式中，渗透系统包括多于一个的能量回收装置。例如，渗透系统可以包括第一能量回收装置和第二能量回收装置。在一些实施方式中，第一能量回收装置和第二能量回收装置中的每一者具有相同的类型(例如，两者都为等压式能量回收装置、两者都为涡轮式能量回收装置等)。然而，在一些实施方式中，第一能量回收装置和第二能量回收装置具有不同的类型(例如，第一能量回收装置为涡轮式能量回收装置，第二能量回收装置为等压式能量回收装置)，这在一些情况下可以提供性能优势。

根据某些实施方式，图6A至图6B分别示出了渗透系统600A和600B，渗透系统600A和600B中的每一者包括第一能量回收装置122(包括第一高压入口123、第一低压出口124、第一低压入口125以及第一高压出口126)和第二能量回收装置137(包括第二高压入口138、第二低压出口139、第二低压入口140以及第二高压出口141)。根据一些实施方式，与上述渗透系统100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、200A、200B、300A、300B、400A、400B、500A以及500A类似，渗透系统600A和600B还包括泵102、第一反渗透单元106以及第二反渗透单元112。

在一些实施方式中，第二反渗透单元渗余物出口流被分开(例如，以用于单独的下游过程，比如能量回收过程)。例如，一些实施方式包括将包括第二渗透单元渗余物出口流的第一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)的第一浓缩流的压力减小(例如，减小至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)以形成减压第一浓缩流、以及将包括第二渗透单元渗余物出口流的第二部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)的第二浓缩流的压力减小(例如，减小至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)以形成减压第二浓缩流。在一些实施方式中，第二反渗透单元的渗余物侧流体连接至第一能量回收装置的第一高压入口和第二能量回收装置的第二高压入口。以这种方式，在图6A至图6B中，第二反渗透单元渗余物出口流116的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)渗余物出口流可以通过形成第一浓缩流134而被输送(例如，经由一个或更多个流体导管输送)至第一能量回收装置122的第一高压入口123，在第一能量回收装置122中，第二反渗透单元渗余物出口流116的该部分的压力被减小以形成减压第一浓缩流119，该减压第一浓缩流经由第一低压出口124从第一能量回收装置122喷出。此外，在图6A至图6B中，第二反渗透单元渗余物出口流116的一些(例如至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)渗余物出口流可以通过形成第二浓缩流142而被输送(例如，经由一个或更多个流体导管输送)至第二能量回收装置137的第二高压入口138，在第二能量回收装置137中，第二反渗透单元渗余物出口流116的该部分的压力被减小以形成减压第二浓缩流143，该减压第二浓缩流经由第二低压出口139从第二能量回收装置137喷出。已经意识到通过将第二反渗透单元渗余物出口流的部分分成单独流，可以调节(例如，通过调节分开的分数来调节)经分开的流中的一个或更多个流的质量流量。例如，在一些实施方式中，第二能量回收装置是等压式能量回收装置，因此，这可以有益于仔细控制来源于第二反渗透单元渗余物出口流的输入浓缩流的质量流量(例如，以避免与第二能量回收流混合)。通过将第二反渗透单元渗余物出口流分成将输送至第一能量回收装置(例如，涡轮式能量回收装置)的第一部分和将输送至第二能量回收装置的第二部分，可以调节第二浓缩流的质量流量，由此在一些情况下允许限制或避免等压能量回收单元中的混合。

可以使用从第一浓缩流的降压回收的能量来增加第一能量回收流(例如，图6A至图6B中的第一能量回收流120)的压力(例如，增加至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)(例如，在第一能量回收装置中)，由此形成加压第一能量回收流。这样的第一能量回收流可以包括加压进料流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)(例如，通过使第一能量回收装置的第一低压入口流体连接至泵出口)。在一些实施方式中，可以使用从第二浓缩流的降压回收的能量来增加第二能量回收流(例如，图6A至图6B中的第二能量回收流144)的压力(例如，增加至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％或更多)(例如，在第二能量回收装置中)，由此形成加压第二能量回收流。这样的第二能量回收流可以包括第二反渗透单元透过物出口流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)(例如，通过使第二反渗透单元的透过物侧流体连接至第二能量回收装置的第二低压入口)。

在一些实施方式中，第一反渗透单元渗余物入口流包括加压第二能量回收流的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。因此，第一反渗透单元渗余物入口流可以包括加压第一能量回收流(例如，来自第一能量回收装置)的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)以及第二能量回收流(例如，来自第二能量回收装置)的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)两者。这可以例如通过使第一反渗透单元的渗余物侧流体连接至第一能量回收装置的第一高压出口和第二能量回收装置的第二高压出口来实现。例如，在图6A至图6B中，离开第一能量回收装置122的第一高压出口126的加压第一能量回收流121中的一些加压第一能量回收流或全部加压第一能量回收流可以与离开第二能量回收装置137的加压第二能量回收流145中的一些加压第二能量回收流或全部加压第二能量回收流组合，以形成被给送至第一反渗透单元106的第一反渗透单元渗余物入口流109中的一些第一反渗透单元渗余物入口流或全部第一反渗透单元渗余物入口流。一些这样的构型可以提供从各个能量回收装置回收的能量以有助于渗透分离过程，甚至同时调节流量以保持有益性能时(例如，使用等压式能量回收装置作为第二能量回收装置)。

在一些涉及多种能量回收方法的实施方式中，第二反渗透单元在没有第二反渗透单元透过物入口流的情况下进行操作。图6A示出了一个这样的示例，其中，减压第一浓缩流119被从渗透系统600A排出。然而，在一些实施方式中，抽吸流与第二反渗透单元一起使用。例如，在图6B中，第二反渗透单元透过物入口流118进入第二反渗透单元112的透过物侧114，该入口流可以在透过物侧114处与从渗余物侧113穿过渗透膜被输送的液体组合，以形成第二反渗透单元透过物出口流117。在一些但不一定是所有的实施方式中，第二反渗透单元透过物入口流包括减压第一浓缩流(例如，来自第一能量回收装置)的至少一部分(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)。例如，减压第一浓缩流119的一些(例如，至少5wt％、至少10wt％、至少20wt％、至少50wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或更多)减压第一浓缩流或全部减压第一浓缩流可以通过形成第二反渗透单元透过物入口流118中的一些第二反渗透单元透过物入口流或全部第二反渗透单元透过物入口流而被输送至第二反渗透单元112的透过物侧114。这对于具有相对高的渗透压(例如，通过具有相对高的溶质浓缩物)的吹扫流(例如，第二反渗透单元透过物入口流)来说可能是有益的。已经出乎意料地认识到，通过采用呈涡轮式能量回收装置形式的第一能量回收装置(其中，不发生流混合)，可以将相对高浓度的流给送至第二反渗透单元透过物入口流而在能量回收期间不进行稀释，与等压式能量回收装置的情况相反，在等压能量回收装置中，混合可能导致这样的稀释。因此，采用涡轮式能量回收装置(例如，用于给送反渗透单元的抽吸流)以及在其他方面更高效的等压式能量回收装置(例如，用于给送反渗透单元的进料流)两者可能是有益的。

在一些实施方式中，可以经由一个或更多个附加部件、比如一个或更多个增压泵来增加本文中所描述的流中的任一流的压力。在一些实施方式中，可以经由一个或更多个附加部件、比如一个或更多个附加阀或能量回收装置来减少本文中所描述的流中的任一流的压力。可能可以在整个系统中将流分离或共混。在一些实施方式中，本文中所描述的渗透系统还包括一个或更多个加热、冷却或其他浓缩或稀释机构或装置。

本文中所描述的反渗透单元(例如，第一反渗透单元、第二反渗透单元)可以各自包括单个渗透膜或多个渗透膜。

图7A是反渗透单元700A的示意图，其中，使用单个渗透膜将透过物侧204与渗余物侧206分开。可以通过将渗余物入口流210输送穿过渗余物侧206来操作反渗透单元700A。渗余物入口流210内的液体(例如，溶剂)的至少一部分可以穿过渗透膜202输送至透过物侧204。这可以导致形成渗余物出口流212以及透过物出口流214，该渗余物出口流可以具有比渗余物入口流210内所包含的溶质浓度高的溶质浓度。可选地(例如，当反渗透单元700A用作逆流反渗透单元时)，还存在透过物入口流208。当存在透过物入口流208时，透过物入口流可以与已经从渗余物侧206输送至透过物侧204的液体(例如，溶剂)组合，以形成透过物出口流214。当不存在透过物入口流208时(例如，当反渗透单元700A用作交叉流动渗透单元时)，透过物出口流214可以对应于从渗余物侧206输送至透过物侧204的渗余物入口流210的液体(例如，溶剂)。

在一些实施方式中，反渗透单元(例如，第一反渗透单元、第二反渗透单元)包括并联连接的多个渗透膜。这样的布置的一个示例在图7B中示出。在图7B中，反渗透单元700B包括并联布置的三个渗透膜202A、202B和202C。渗余物入口流210被分成三个子流，其中，一个子流被给送至渗透膜202A的渗余物侧206A，另一子流被给送至渗透膜202B的渗余物侧206B，并且又一子流被给送至渗透膜202C的渗余物侧206C。可以通过使渗余物入口子流输送穿过渗透膜的渗余物侧来操作反渗透单元700B。渗余物入口流210内的液体(例如，溶剂)的至少一部分可以分别穿过渗透膜202A、202B和202C中的每一者被输送至透过物侧204A、204B和204C。这可以导致形成三个渗余物出口子流，这些子流可以组合以形成渗余物出口流212。渗余物出口流212可以具有比渗余物入口流210内所包含的溶质浓度高的溶质浓度。还可以(从三个透过物出口子流)形成透过物出口流214。可选地(例如，当反渗透单元700B用作逆流反渗透单元时)，还存在透过物入口流208。当存在透过物入口流208时，透过物入口流208可以被分成三个子流并且被输送至三个渗透膜(202A、202B和202C)的透过物侧(204A、204B和204C)并且与已经从渗透膜(202A至202C)的渗余物侧(206A至206C)输送至透过物侧(204A至204C)的液体(例如，溶剂)组合，以形成透过物出口流214。当不存在透过物入口流208时(例如，当反渗透单元700B用作交叉流动渗透单元时)，透过物出口流214可以对应于从渗余物侧206A至206C输送至透过物侧204A至204C的渗余物入口流210的液体(例如，溶剂)。

尽管图7B示出了并联连接的三个渗透膜，但是其他实施方式可以包括并联连接的2个、4个、5个或更多个渗透膜。

在一些实施方式中，反渗透单元(例如，第一反渗透单元、第二反渗透单元)包括串联连接的多个渗透膜。这样的布置的一个示例在图7C中示出。在图7C中，反渗透单元700C包括串联布置的三个渗透膜202A、202B和202C。在图7C中，渗余物入口流210被首先输送至渗透膜202A的渗余物侧206A。渗余物入口流210内的液体(例如，溶剂)的至少一部分可以穿过渗透膜202A被输送至渗透膜202A的透过物侧204A。这可以导致形成透过物出口流214以及被输送至渗透膜202B的渗余物侧206B的第一中间渗余物流240。第一中间渗余物流240内的液体(例如，溶剂)的至少一部分可以穿过渗透膜202B被输送至渗透膜202B的透过物侧204B。这可以导致形成中间透过物出口流250以及输送至渗透膜202C的渗余物侧206C的第二中间渗余物流241。第二中间渗余物流241内的液体(例如，溶剂)的至少一部分可以穿过渗透膜202C被输送至渗透膜202C的透过物侧204C。这可以导致形成中间透过物出口流251和渗余物出口流212。当存在透过物入口流208时，透过物入口流208可以被输送至渗透膜202C的透过物侧204C并且与已经从渗透膜202C的渗余物侧206C输送的液体(例如，溶剂)组合，以形成中间透过物出口流251。在一些实施方式中，如图7C所示，中间透过物出口流251可以被给送至渗透膜202B的透过物侧204B并且用作吹扫流(即，与穿过渗透膜202B被输送的液体组合，以形成中间透过物出口流250)。在其他实施方式中，中间透过物出口流251直接用作透过物出口流214的一部分(或全部)(在另一流用作穿过渗透膜202B的透过物侧204B的吹扫流的情况下，或者在渗透膜202B以交叉流动模式操作的情况下)。在一些实施方式中，如图7C所示，中间透过物出口流250可以被给送至渗透膜202A的透过物侧204A并且用作吹扫流(即，与穿过渗透膜202A被输送的液体组合，以形成透过物出口流214)。在其他实施方式中，中间透过物出口流250直接用作透过物出口流214的一部分(或全部)(在另一流用作穿过渗透膜202A的透过物侧204A的吹扫流的情况下，或者在渗透膜202A以交叉流动模式操作的情况下)。

尽管图7C示出了串联连接的三个渗透膜，但是其他实施方式可以包括串联连接的2个、4个、5或个更多个渗透膜。

另外，在一些实施方式中，给定的反渗透单元可以包括并联连接的多个渗透膜以及串联连接的多个渗透膜。

在一些实施方式中，第一反渗透单元包括多个渗透膜。在一些这样的实施方式中，第一反渗透单元内的多个渗透膜串联连接。在一些这样的实施方式中，第一反渗透单元内的多个渗透膜并联连接。在某些实施方式中，第一反渗透单元包括多个膜，这些膜的第一部分串联连接，并且这些膜的另一部分并联连接。

在一些实施方式中，第二反渗透单包括多个渗透膜。在一些这样的实施方式中，第二反渗透单元内的多个渗透膜串联连接。在一些这样的实施方式中，第二反渗透单元内的多个渗透膜并联连接。在某些实施方式中，第二反渗透单元包括多个膜，这些膜的第一部分串联连接，并且这些膜的另一部分并联连接。

如本文中所使用的，两个元件在流体可以从元件中的一个元件被输送至元件中的另一元件而不以其他方式改变元件的构型或这些元件之间的元件(比如，阀)的构型时彼此流体连通(或等效地，彼此在流体方面连通)。由打开的阀连接的两个导管(因此，允许流体在这两个导管之间流动)被认为是彼此流体连通。相反，由关闭的阀分开的两个导管(因此，阻止流体在导管之间流动)不被认为是彼此流体连通。

如本文中所使用的，当两个元件连接成使得在元件和任何介入元件的至少一种构型下、这两个元件彼此流体连通时，这两个元件彼此流体连接。由阀和导管——所述阀和导管在阀的至少一个构型中允许在反渗透单元之间进行流动——连接的两个反渗透单元将被称为彼此流体连接。为进一步说明，由阀和导管——当阀处于第一构型时以及当阀处于第二构型时，阀和导管在第一阀构型中允许在反渗透单元之间进行流动但在第二阀构型中不允许在反渗透单元之间进行流动——连接的两个反渗透单元被认为彼此流体连接。相反，以在任何构型下不允许在两个反渗透单元之间输送流体的方式连接至彼此(例如，通过阀、另一导管或另一元件连接至彼此)的两个反渗透单将不被称为流体连接至彼此。彼此流体连通的元件始终流体连接至彼此，但并非所有流体连接至彼此的元件必须彼此流体连通。

各种部件在本文中被描述为流体连接。流体连接可以为直接流体连接或间接流体连接。一般地，当第一区域和第二区域流体连接至彼此并且当流体连接的第二区域处的流体的组分相对于流体连接的第一区域处的流体的组分大体未变化时(即，存在于流体连接的第一区域中的流体组分不存在于流体连接的第二区域中的重量百分比中，该组分在第二区域中的重量百分比与该组分在流体连接的第一区域中的重量百分比相差大于5％)，第一区域与第二区域之间存在直接流体连接(并且两个区域被称为直接流体连接至彼此)。作为说明性示例，连接第一单元操作和第二单元操作并且其中流体的压力和温度被调节但流体的组分未改变的流将被称为直接流体连接第一单元操作和第二单元操作。另一方面，如果执行分离步骤和/或进行化学反应，在从第一部件通向第二部件期间分离步骤和/或化学反应显著改变流内含物的组分，则该流将不被称为直接流体连接第一单元操作和第二单元操作。在一些实施方式中，第一区域与第二区域之间的直接流体连接可以构造成使得流体从第一区域到第二区域没有经历相变。在一些实施方式中，直接流体连接可以构造成使得第一区域中的流体的至少50wt％(或至少75wt％、至少90wt％、至少95wt％或至少98wt％)经由直接流体连接被输送至第二区域。在一些实施方式中，本文中所描述的流体连接中的任一者可以为直接流体连接。在其他情况下，流体连接可以为间接流体连接。

在一些实施方式中，第一反渗透单元的渗余物侧直接流体连接至泵的泵出口。例如，在图1A至图2B以及图4A至图4B中，第一反渗透单元106的渗余物侧107可以直接流体连接至泵102的泵出口105。

在一些实施方式中，第一反渗透单元的渗余物侧直接流体连接至第二反渗透单元的渗余物侧。例如，在图1A至图6B中，第一反渗透单元106的渗余物侧107可以直接流体连接至第二反渗透单元112的渗余物侧113。

在一些实施方式中，第二反渗透单元的渗余物侧直接流体连接至能量回收装置的高压入口。例如，在图1A至图2B中，第二反渗透单元112的渗余物侧113可以直接流体连接至能量回收装置122的高压入口123。

在一些实施方式中，第二反渗透单元的透过物侧直接流体连接至能量回收装置的低压出口。例如，在图1A至图3B中，第二反渗透单元112的透过物侧114可以直接流体连接至能量回收装置122的低压出口124。

在一些实施方式中，第一反渗透单元的渗余物侧直接流体连接至能量回收装置的高压出口。例如，在图3A至图3B以及图5A至图5B中，第一反渗透单元106的渗余物侧107可以直接流体连接至能量回收装置122的高压出口126。

在一些实施方式中，第二反渗透单元的透过物侧直接流体连接至能量回收装置的低压入口。例如，在图2A至图2B中，第二反渗透单元112的透过物侧114可以直接流体连接至能量回收装置122的低压入口125。

本文中所描述的系统和方法可以用于处理多种进料流。一般地，进料流包括至少一种溶剂和至少一种经溶解的物质(在本文中还被称为溶质)。根据某些实施方式，进料流包括经溶解离子。经溶解离子可以来源于例如已溶解在进料流的溶剂中的盐。经溶解离子通常是已溶解至离子不再与反离子进行离子键合的程度的离子。进料流可以包括多种经溶解物质中的任一种，经溶解物质包括但不限于Na

在一些实施方式中，进料流中的经溶解离子的总浓度可以是相对高的。与某些实施方式相关联的一个优点是，具有相对高的经溶解离子浓度的初始进料流(例如，含水进料流)可以在不使用能量密集型脱盐方法的情况下脱盐。在某些实施方式中，被输送到渗透系统中的进料流中的经溶解离子的总浓度为至少60,000ppm、至少80,000ppm或至少100,000ppm(和/或在一些实施方式中，达500,000ppm或更多)。还可以使用经溶解离子浓度在这些范围外的进料流。

根据某些实施方式，输送至渗透系统的进料流包括悬浮和/或乳化的不可混溶相。一般地，悬浮和/或乳化的不可混溶相是在流被操作的温度和其他条件下在超过10重量％的水平下不溶于水的材料。在一些实施方式中，悬浮和/或乳化的不可混溶相包括油和/或油脂。术语“油”通常是指比水更疏水且不混溶或不可溶于水的流体，如在本领域中已知的。因此，在一些实施方式中，油可以为烃，但是在其他实施方式中，油可以包括其他疏水性流体。在一些实施方式中，进料流(例如，含水进料流)的至少0.1wt％、至少1wt％、至少2wt％、至少5wt％或至少10wt％(和/或在一些实施方式中，达20wt％、达30wt％、达40wt％、达50wt％或更多)是由悬浮和/或乳化的不可混溶相构成。

尽管反渗透单元(例如，第一反渗透单元、第二反渗透单元)中的一个或更多个反渗透单元可以用于从输入的进料流分离悬浮和/或乳化的不可混溶相，但是这样的分离是可选的。例如，在一些实施方式中，输送至渗透系统的进料流基本上没有悬浮和/或乳化的不可混溶相。在某些实施方式中，渗透系统上游的一个或更多个分离单元可以用于在含水进料流被输送至反渗透单元之前从含水进料流至少部分地移除悬浮和/或乳化的不可混溶相。在例如2015年2月12日公开的国际专利公开No.WO2015/021062中描述了这样的系统的非限制性示例，出于所有目的，该国际专利公开的全部内容通过参引并入本文中。

在一些实施方式中，进料流可以来源于海水、地下水、微咸水和/或化学处理的流出物。例如，在油气工业中，可能遇到的一种类型的含水进料流是采出水(例如，与油或气一起从油或气井中涌出的水)。由于采出水在地下度过了一定的时间长度，并且由于可以增加某些盐和矿物质的溶解度的高地下压力和温度，因此采出水通常包括相对高浓度的溶解盐和矿物质。例如，一些采出水流可以包括经溶解硫酸锶(SrSO

还可以使用多种类型的溶剂。在一些实施方式中，进料流包括作为溶剂的水。溶剂的其他示例包括但不限于醇和/或烃。

本文中所描述的实施方式不限于对包括经溶解离子的含水进料流进行处理，并且在其他实施方式中，可以使用其他进料流。这样的进料流的非限制性示例包括牛奶、啤酒、果汁、枫糖浆和/或油原料。

本文中所描述的抽吸溶液(例如，在一些实施方式中，第二反渗透单元透过物入口流)可以包括多种溶质和溶剂中的任一者。抽吸流中的溶质可以与进料流中的溶质相同或不同。抽吸流中的溶剂一般与进料流中的溶剂相同，尽管在渗透系统中的不同点处可能存在溶剂组成的变化。

本文中所描述的抽吸溶液通常可以包括适于赋予适当渗透压以执行本文中所描述的功能的任何组分。在一些实施方式中，抽吸流是包括一种或更多种经溶解物质、比如水中的一种或更多种经溶解离子和/或一种或更多种经解离分子的水溶液。例如，在一些实施方式中，抽吸溶液(例如，在一些实施方式中，第二反渗透单元透过物入口流)包括Na

根据本公开所提供的给定的见解，本领域普通技术人员将能够选择适当的组分以用于本文中所描述的各种抽吸流。

根据某些实施方式，可以通过将一种或更多种物质悬浮和/或溶解在溶剂(比如，水溶剂)中以将物质溶解在溶剂中来制备抽吸流。例如，在一些实施方式中，可以通过将一种或更多种固体盐溶解在水溶剂中来制备一种或更多种抽吸入口流。可以溶解在水中的盐的非限制性示例包括NaCl、LiCl、CaCl

在一些实施方式中，本文中所描述的系统可以用于实现相对高水平的纯化。在一些实施方式中，基于质量，第一反渗透单元和/或第二反渗透单元渗余物出口流中的溶质浓度比进料流中的溶质浓度高至少1％、至少2％、至少5％、至少10％、至少25％、至少50％、至少100％、至少200％。如本领域普通技术人员将理解的，浓度的增加是相对于较低浓度来进行测量的。例如，如果第一反渗透单元渗余物入口流中的溶质浓度是35克/升并且第一反渗透单元渗余物出口流中的溶质浓缩是38.5克/升，则基于质量，第一反渗透单元渗余物出口流中的溶质浓度比第一反渗透单元渗余物入口流中的溶质浓度高10％(因为差值3.5克/升是较低值的10％(即，35克/升的10％))。

根据某些实施方式，渗透单元内的渗透膜的任一侧上的流可以以对流构型进行操作。根据某些但不一定是所有的实施方式，渗透系统以此方式的操作可以允许人们更容易地确保跨膜净驱动力在渗透膜的表面区域内在空间上是均匀，例如，如在2016年7月29日作为国际专利申请No.PCT/US2016/044663提交的并且标题为“Osmotic DesalinationMethods andAssociated Systems(渗透脱盐方法及相关系统)”的国际专利公开No.WO2017/019944中所描述的，该国际专利公开的全部内容通过参引并入本文中。应当理解的是，两个流不必以被认为是逆流构型的完全平行且相反的方向来输送，并且在一些实施方式中，逆流流动构型中的两个流的主流动方向可以形成高至约10°(或在一些情况下，高至约5°、高至约2°或高至约1°)的角度。在一些实施方式中，第二反渗透单元以逆流构型进行操作。

本领域普通技术人员熟悉渗透膜。膜介质可以包括例如金属、陶瓷、聚合物(例如，聚酰胺、聚乙烯、聚酯、聚(四氟乙烯)、聚砜、聚碳酸酯、聚丙烯、聚(丙烯酸酯))和/或复合物或它们的其他组合。渗透膜通常允许溶剂(例如，水)选择性地输送穿过膜，其中，溶剂能够传送穿过膜，而溶质(例如，经溶解物质，比如经溶解离子)被抑制输送穿过膜。如本领域普通技术人员将理解的，一些渗透膜可以允许一些量的溶质在操作期间输送穿过膜(例如，从渗余物侧至透过物侧)。换言之，众所周知的是，渗透膜可以具有小于100％的截留率，其中，截留率在这种情况下是指来自输入溶液的未输送穿过膜的溶质的百分比。例如，渗透膜在至少一组条件(例如，温度、压力、pH)下对于至少一种溶质具有以下截留率：所述截留率按质量计可以小于100％、小于或等于99％、小于或等于98％、小于或等于95％或更小。可以与本文中所描述的某些实施方式结合使用的市售渗透膜的示例包括但不限于可以从DowWater and Process Solutions(例如，FilmTecTM膜)、Hydranautics、GE Osmonics和TorayMembrane市售的膜，以及本领域普通技术人员已知的其他膜。

应当理解的是，在本公开中，表述“经纯化”(以及类似地，“纯”和“纯化”)用于描述包括比参照流内所包含的所关注组分的百分比高的所关注组分的任何液体，并且不一定要求该液体为100％纯的。也就是说，“经纯化”流可以是部分或完全经纯化的。作为非限制性示例，水流可以由80wt％水组成，但是相对于由50wt％水组成的进料流仍然可以被认为是“经纯化”。当然，还应当理解的是，在一些实施方式中，“经纯化”流可以仅(或大体上仅)由所关注组分组成。例如，“经纯化”水流可以大体上仅由水组成(例如，呈至少98wt％、至少99wt％、或更多、或至少99.9wt％的量的水)和/或可以仅由水组成(即，100wt％水)。

出于所有目的，于2020年11月17日提交且标题为“Osmotic Methods and SystemsInvolving Balancing Streams(涉及平衡流的渗透方法和系统)”的美国临时专利申请No.63/114,643、于2020年11月17日提交且标题为“Osmotic Methods and SystemsInvolving Recirculation Streams(涉及再循环流的渗透方法和系统)”的美国临时专利申请No.63/114,648、于2020年11月17日提交且标题为“Osmotic Methods and SystemsInvolving Bypass Stream(涉及旁路流的渗透方法和系统)”的美国临时专利申请No.63/114,652、以及于2020年11月17日提交且标题为“Osmotic Methods and SystemsInvolving Energy Recovery(涉及能量回收的渗透方法和系统)”的美国临时专利申请No.63/114,656各自通过参引整体并入本文中。

尽管在本文中已经描述并说明了本发明的多个实施方式，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行功能和/或获得本文中描述的结果和/或优势中的一个或更多个优势的各种其他方法和/或结构，并且这样的变型和/或改型中的每一者都被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文中所描述的所有参数、尺寸、材料和构型意在是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或构型将取决于使用本发明的教示的具体应用或应用。本领域技术人员将认识到或仅使用常规实验就能够确定本文所述的本发明的具体实施方式的许多等同方案。因此，应当理解的是，前述实施方式仅通过示例给出，并且在所附权利要求及其等同方案的范围内，本发明可以以除具体描述和要求保护之外的方式实施。本发明涉及本文所述的每个单独的特征、系统、制品、材料和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、制品、材料和/或方法没有相互不一致，则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料和/或方法的任意组合包括在本发明的范围内。

如本说明书和权利要求中所使用的，短语“至少一部分”意指一些或全部。根据某些实施方式，“至少一部分”可以意指至少1wt％、至少2wt％、至少5wt％、至少10wt％、至少25wt％、至少50wt％、至少75wt％、至少90wt％、至少95wt％、或至少99wt％或更多，和/或在某些实施方式中，达100wt％。

除非明确相反地指出，否则在本文中在说明书中和权利要求书中使用的不定冠词“一(a)”和“一种(an)”应当被理解成意指“至少一个/种”。

如在本文中在说明书中和权利要求书中使用的，短语“和/或”应当理解为意指如此结合的要素的“任一个或两个”，即在一些情况下联合存在，而在其他情况下分离地存在。除非明确相反地指出，否则除由“和/或”子句具体标识的要素之外还可以可选地存在其他要素，无论与具体标识的那些要素相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，当与开放式语言比如“包括”结合使用时，提到“A和/或B”在一个实施方式中可以指A但没有B(可选地包括除B以外的要素)；在另一实施方式中，可以指B但没有A(可选地包括除A以外的要素)；在又一实施方式中，可以指A和B(可选地包括其他要素)；等等。

如在本说明书和权利要求书中使用的，“或”应当理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如，当在列表中分开项目时，“或”或“和/或”应当解释为包括性的，即包括多个要素或要素列表中的至少一个要素，而且包括多于一个的要素，以及可选地另外的未列出的要素。只有明确相反地指出的术语、比如“仅一个”或“恰好一个”、或者在在权利要求中使用时，“由……组成”将指包括多个要素或要素列表中的恰好一个要素。一般地，如本文中所使用的术语“或”在前面有排他性术语、比如“任一”、“中的一者”、“中的仅一者”或“中的恰好一者”)时，将仅解释为指示排他性替代方案(即“一个或另一个但并非二者”)。“基本上由……组成”在用于权利要求中时将具有其在专利法领域中所使用的普通含义。

如在本说明书和权利要求书中使用的，关于一个或更多个要素的列表的短语“至少一个”应当理解为意指选自要素列表中的任何一个或更多个要素的至少一个要素，但不一定包括要素列表中具体列出的各个或每个要素中的至少一个，并且不排除要素列表中的要素的任何组合。该定义还允许可以可选地存在“至少一个”所涉及的要素列表内具体标识的要素以外的要素，而不论其与具体标识的那些要素相关或不相关。因此，作为非限制性示例，“A和B的至少一个”(或者等同地，“A或B中的至少一个”，或者等同地“A和/或B中的至少一个”)在一个实施方式中可以指至少一个A，可选地包括多于一个A，但是不存在B(并且可选地包括除B以外的要素)；在另一实施方式中是指至少一个B，可选地包括多于一个B，但是不存在A(并且可选地包括除A以外的要素)；在又一实施方式中，是指至少一个A，可选地包括多于一个A，以及至少一个B，可选地包括多于一个B(并且可选地包括其他要素)；等等。

在权利要求中以及上面的说明书中，所有过渡性短语如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保持”等应当理解为是开放式的，即意味着包括但不限于。只有过渡性短语“由……组成”和“基本上由……组成”将分别是封闭式或半封闭式过渡短语，如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节所述。