電脫鹽系統(tǒng)和方法
【專利摘要】用于海水和微咸水的脫鹽以用于獲得飲用水的目的的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)可包括電滲析模塊和電去離子模塊的組合。系統(tǒng)配置和工藝控制可實(shí)現(xiàn)低能量消耗量和穩(wěn)定操作。
【專利說(shuō)明】電脫鹽系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]根據(jù)35U.S.C.§ 119(e)，本申請(qǐng)要求2011年7月I日提交的、名稱為“ELECTRODESALINATION SYSTEM AND METHOD”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/503，850 的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的，該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容據(jù)此通過(guò)引用整體并入本文。
[0003]公開(kāi)內(nèi)容的領(lǐng)域
[0004]各方面大體涉及電化學(xué)分離，并且更具體地，涉及用于脫鹽的電化學(xué)系統(tǒng)和方法。
[0005]概述
[0006]各方面大體涉及為降低能量消耗量的電脫鹽系統(tǒng)和方法。
[0007]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)方面，脫鹽系統(tǒng)可包括電滲析(ED)設(shè)備、流體連接于ED設(shè)備的下游的電去離子(EDI)設(shè)備、和控制器，該控制器被配置為關(guān)于功率消耗量和鹽除去來(lái)確定ED設(shè)備和EDI設(shè)備之間的最佳轉(zhuǎn) 換點(diǎn)，并且還被配置為當(dāng)ED設(shè)備的產(chǎn)物流達(dá)到最佳轉(zhuǎn)換點(diǎn)時(shí)使EDI設(shè)備聯(lián)機(jī)。
[0008]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)方面，提供飲用水的方法可包括將海水進(jìn)料流流體連接到電凈化系統(tǒng)的入口，該系統(tǒng)包括至少第一級(jí)和在第一級(jí)下游的第二級(jí)；以第一速率從第一級(jí)回收水；以小于第一速率的第二速率從第二級(jí)回收水；以及將電凈化系統(tǒng)的出口流體連接到供使用的飲用點(diǎn)。
[0009]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)方面，提供飲用水的方法可包括將海水進(jìn)料流流體連接到電凈化系統(tǒng)的入口，該系統(tǒng)包括至少第一電滲析(ED)級(jí)和在第一 ED級(jí)下游的第二 ED級(jí)；通過(guò)使工藝流(process stream)以相對(duì)于第一 ED級(jí)增加的速度經(jīng)過(guò)第二 ED級(jí)中的稀釋隔室來(lái)防止?jié)獠顦O化(concentration polarization);以及將飲用水遞送到在電凈化系統(tǒng)下游的供使用的點(diǎn)。
[0010]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)方面，脫鹽系統(tǒng)可包括電凈化系統(tǒng)，該電凈化系統(tǒng)包括至少第一電滲析(ED)級(jí)和流體連接于第一 ED級(jí)下游的第二 ED級(jí)；與電凈化系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)電導(dǎo)傳感器；以及控制器，該控制器被配置為基于來(lái)自電導(dǎo)傳感器的輸入向第一 ED級(jí)施加第一電壓并且向第二 ED級(jí)施加比第一電壓低的第二電壓以防止?jié)獠顦O化。
[0011]以下詳細(xì)地討論了還其它方面、實(shí)施方式和這些示例性方面和實(shí)施方式的優(yōu)勢(shì)。本文所公開(kāi)的實(shí)施方式可以以與本文公開(kāi)的原理中的至少一個(gè)相一致的任何方式與其它實(shí)施方式結(jié)合，且提及“實(shí)施方式”、“一些實(shí)施方式”、“可選實(shí)施方式”、“各種實(shí)施方式”、“一種實(shí)施方式”或類似物不必是相互排斥的，并且意在表明所描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性可以包括在至少一種實(shí)施方式中。這些措辭在本文中出現(xiàn)不必都指相同的實(shí)施方式。
[0012]附圖簡(jiǎn)述
[0013]下面參照附圖論述了至少一種實(shí)施方式的各個(gè)方面，附圖不意在按比例繪制。包括附圖以提供對(duì)各種方面和實(shí)施方式的說(shuō)明和進(jìn)一步理解，并且附圖被并入本說(shuō)明書(shū)并組成本說(shuō)明書(shū)的一部分，但并非意在作為本發(fā)明的范圍的界定。在附圖、詳細(xì)描述或任一權(quán)利要求中的技術(shù)特征后面有參照標(biāo)記時(shí)，包括參照標(biāo)記是為了增加附圖、說(shuō)明書(shū)的可理解性的唯一目的。在附圖中，在多個(gè)附圖中圖示的每一相同的或近似相同的部件由相同的數(shù)字表示。為了清楚起見(jiàn)，在每一附圖中并非每個(gè)部件都可以標(biāo)出。在附圖中:
[0014]圖1-2顯示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方式的PID控制示意圖；
[0015]圖3-4顯示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方式在隨附的實(shí)施例3中討論的數(shù)據(jù)；
[0016]圖5顯示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方式在隨附的實(shí)施例2中討論的工藝圖；
[0017]圖6A-6D顯示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方式在隨附的實(shí)施例2中討論的數(shù)據(jù)；
[0018]圖7顯示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方式在隨附的實(shí)施例4中討論的系統(tǒng)配置的示意圖；
[0019]圖8-10顯示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方式在隨附的實(shí)施例4中討論的數(shù)據(jù)；
[0020]圖11顯示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方式在隨附的實(shí)施例5中討論的隔離物配置的示意圖；
[0021]圖12顯示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方式的平衡數(shù)據(jù)(equilibrium data)和相關(guān)電導(dǎo)率的實(shí)施例；
[0022]圖13-14顯示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方式在隨附的實(shí)施例6中討論的數(shù)據(jù)；
[0023]圖15顯示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方式在隨附的實(shí)施例7中討論的系統(tǒng)示意圖。
[0024]詳細(xì)描述
[0025]使用電場(chǎng)來(lái)凈化流體的設(shè)備通常被用于處理含有溶解的離子物質(zhì)的水和其它液體。以這種方式處理水的兩種類型的設(shè)備是電去離子設(shè)備和電滲析設(shè)備。在這些設(shè)備中是由離子選擇性膜隔開(kāi)的濃縮隔室和稀釋隔室。電滲析設(shè)備通常包括交替的、電活性的、半滲透的陰離子和陽(yáng)離子交換膜。膜之間的空間被配置為產(chǎn)生具有入口和出口的液體流隔室。由電極強(qiáng)加的所施加的電場(chǎng)使被吸引到其相應(yīng)的反電極的溶解的離子遷移通過(guò)陰離子和陽(yáng)離子交換膜。這通常導(dǎo)致稀釋隔室的液體的離子耗盡，并且濃縮隔室中的液體富有被轉(zhuǎn)移的離子。
[0026]電去離子(EDI)是利用電活性介質(zhì)和電勢(shì)影響離子傳輸來(lái)從水除去或至少減少一種或多種離子化的或可電離的物質(zhì)的工藝。電活性介質(zhì)通常用來(lái)交替地收集和排放離子物質(zhì)和/或可電離的物質(zhì)，并且在一些情況下，用來(lái)通過(guò)離子或電子替換機(jī)制幫助離子傳輸，所述離子傳輸可以是連續(xù)的。EDI設(shè)備可包括具有永久或暫時(shí)電荷的電化學(xué)活性介質(zhì)，并且可分批地、間歇地、連續(xù)地和/或甚至以反轉(zhuǎn)極性模式操作。DEI設(shè)備可被操作以促進(jìn)特別地被設(shè)計(jì)為獲得或增強(qiáng)性能的一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)反應(yīng)。而且，這種電化學(xué)設(shè)備可包括電活性膜，諸如半滲透的或選擇性滲透的離子交換膜或雙極膜。連續(xù)電去離子(CEDI)設(shè)備是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的EDI設(shè)備，其以其中水凈化可連續(xù)進(jìn)行、同時(shí)離子交換材料被連續(xù)補(bǔ)給的方式操作。CEDI技術(shù)可包括如下的工藝，諸如連續(xù)去離子、填充小室電滲析(filled cell electrodialysis)或電透析(electrodiaresis)。在控制電壓和控制鹽度條件下，在CEDI系統(tǒng)中，水分子可被分解以產(chǎn)生氫或水合氫離子或物質(zhì)以及氫氧或羥離子或物質(zhì)，它們可使設(shè)備中的離子交換介質(zhì)再生且因此幫助被捕獲的物質(zhì)從其中釋放。以這種方式，待處理的水流可被連續(xù)地凈化而不需要離子交換樹(shù)脂的化學(xué)補(bǔ)給。
[0027]除了電滲析(ED)設(shè)備通常在膜之間不含有電活性介質(zhì)以外，ED設(shè)備以與CEDI類似的原理操作。因?yàn)槿鄙匐娀钚越橘|(zhì)，ED的操作對(duì)于低鹽度的供水可因升高的電阻而受到阻礙。并且，因?yàn)镋D的操作對(duì)于高鹽度的供水可導(dǎo)致升高的電流消耗量，所以迄今為止，ED裝置被最有效地用于中等鹽度的源水。在基于ED的系統(tǒng)中，因?yàn)椴淮嬖陔娀钚越橘|(zhì)，所以分解水是低效的并且通常避免以這樣的方式進(jìn)行操作。
[0028]在CEDI和ED設(shè)備中，多個(gè)鄰近的小室或隔室通常由選擇性滲透膜分隔，所述選擇性滲透膜允許帶正電荷或帶負(fù)電荷的物質(zhì)通過(guò)，但是通常不允許兩者均通過(guò)。在這樣的設(shè)備中稀釋隔室或消耗隔室通常用濃縮隔室或濃度隔室填充間隙。當(dāng)水流過(guò)消耗隔室時(shí)，離子物質(zhì)和其它帶電荷物質(zhì)通常在電場(chǎng)諸如DC場(chǎng)的影響下被吸入到濃縮隔室中。帶正電荷的物質(zhì)被吸向陰極，所述陰極通常位于多個(gè)消耗隔室和濃度隔室的堆疊的一端，而帶負(fù)電荷的物質(zhì)又被吸向這種設(shè)備的陽(yáng)極，所述陽(yáng)極通常位于隔室的堆疊的相對(duì)端。電極通常被容納在電解質(zhì)隔室中，所述電解質(zhì)隔室常常與流體連通的消耗隔室和/或濃度隔室部分地隔離。當(dāng)在濃度隔室中時(shí)，帶電荷的物質(zhì)通常被至少部分地界定濃度隔室的選擇性滲透膜的屏障捕獲。例如，通常通過(guò)陽(yáng)離子選擇性膜阻止陰離子從濃度隔室向陰極進(jìn)一步遷移。當(dāng)被俘獲在濃縮隔室中時(shí)，被捕獲的帶電荷的物質(zhì)可在濃縮流中被除去。
[0029]在CEDI設(shè)備和ED設(shè)備兩者中，DC場(chǎng)通常從被施加到電極(陽(yáng)極或正極，以及陰極或負(fù)極)的電壓和電流的源被施加到小室。電壓和電流源(共同地“電源供應(yīng)”)可自身通過(guò)多種手段諸如AC電源或者例如源于太陽(yáng)能、風(fēng)能或波浪能的電源提供電力。在電極/液體界面處，發(fā)生引起和/或幫助離子通過(guò)膜和隔室的轉(zhuǎn)移的電化學(xué)半電池反應(yīng)。在電極/界面處發(fā)生的特定的電化學(xué)反應(yīng)可通過(guò)容納電極組件的專門隔室中的鹽的濃度在某種程度上被控制。例如，對(duì)氯化鈉含量高的陽(yáng)極電解質(zhì)隔室的供給將趨向于產(chǎn)生氯氣和氫離子，而對(duì)陰極電解質(zhì)隔室的這樣的供給將趨向于產(chǎn)生氫氣和氫氧離子。通常，在陽(yáng)極隔室中產(chǎn)生的氫離子將與游離陰離子諸如氯離子締合以保持電中性并且產(chǎn)生鹽酸溶液，并且類似地，在陰極隔室中產(chǎn)生的氫氧離子將與游離陽(yáng)離子諸如鈉締合以保持電中性并且產(chǎn)生氫氧化鈉溶液。電極隔室的反應(yīng)產(chǎn)物諸如產(chǎn)生的氯氣和氫氧化鈉可被用于如消毒目的、膜清潔和除污目的以及PH調(diào)節(jié)目的所需要的工藝中。
[0030]板框式和螺旋纏繞式設(shè)計(jì)已被用于多種類型的電化學(xué)去離子設(shè)備，包括但不限于ED和EDI設(shè)備。市售的ED設(shè)備通常是板框式設(shè)計(jì)，而EDI設(shè)備可以板框式配置和螺旋配置兩者得到。不同的實(shí)施方式適用于本文所討論的板框式、螺旋纏繞式和錯(cuò)流設(shè)計(jì)。
[0031]一種或多種實(shí)施方式涉及可用電力凈化可能容納在殼體中的流體的設(shè)備，以及其制造和使用的方法。待凈化的液體或其它流體進(jìn)入凈化設(shè)備或裝置，并且在電場(chǎng)的影響下被處理以產(chǎn)生離子耗盡的液體。從進(jìn)入的液體收集物質(zhì)以產(chǎn)生離子濃縮的液體。電凈化裝置(其也可被稱為電化學(xué)分離系統(tǒng)或電化學(xué)分離設(shè)備)的部件可利用各種技術(shù)組裝以實(shí)現(xiàn)裝置的優(yōu)化操作。
[0032]海水脫鹽工藝的功率消耗量已成為對(duì)利用脫鹽來(lái)生產(chǎn)飲用水的廣泛接受的長(zhǎng)期存在的障礙。典型的功率消耗量可從用于壓力驅(qū)動(dòng)工藝諸如反滲透的約3.5kwh/m3變化至用于熱脫鹽工藝的超過(guò)10kwh/m3。
[0033]電力驅(qū)動(dòng)的電化學(xué)去離子工藝諸如電滲析和電去離子的使用在傳統(tǒng)上已被限于凈化具有比海水少的離子含量的水。然而，當(dāng)根據(jù)一種或多種實(shí)施方式使用電化學(xué)分離設(shè)備的組合時(shí)可達(dá)到約1.8kwh/m3的功率消耗量。根據(jù)某些實(shí)施方式，飲用水可以以1.5kffh/m3或更小的能量值由海水產(chǎn)生。
[0034]如本文所用的，“凈化”涉及降低總?cè)芙夤腆w含量以及任選地涉及使源水中的懸浮固體的濃度、膠體含量和離子化和非離子化雜質(zhì)降低至凈化水被認(rèn)可是可飲用的并且可用于淡水目的的水平，所述淡水目的諸如但不限于，人和動(dòng)物消耗、灌溉和工業(yè)應(yīng)用。脫鹽是從海水中除去鹽的一種類型的凈化。一種或多種實(shí)施方式可涉及海水的脫鹽。供水或待處理的水可來(lái)自各種來(lái)源，包括具有在約3，OOOppm和約40，OOOppm之間或更高的TDS含量的那些來(lái)源。供水可以是例如來(lái)自海洋的海水、微咸水、灰水、工業(yè)流出物和注油回收水。供水可含有高水平的一價(jià)鹽、二價(jià)鹽和多價(jià)鹽，以及有機(jī)物質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，顯著的方面可涉及處理由或主要由海水組成的工藝用水或供水或者使其脫鹽的方法。水可被加工至期望的或需要的純度水平。
[0035]根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，工藝流通?？砂蛇f送到電化學(xué)設(shè)備以用于處理的水流。在一些實(shí)施方式中，工藝流通常可包括鹽溶液。鹽溶液可含有單一的鹽物質(zhì)或多種鹽物質(zhì)的混合物，例如，如可存在于海水中的。在至少一種實(shí)施方式中，工藝流可包括非飲用水。飲用水通常具有小于約l，500ppm的總?cè)芙夤腆w(TDS)含量。在一些實(shí)施方式中，飲用水可具有小于約1，OOOppm的TDS。在一些情況下，飲用水可具有小于約500ppm的TDS含量。在一些非限制性實(shí)施方式中，飲用水可具有小于約250ppm的TDS含量。非飲用水的實(shí)例可包括海水或鹽水、微咸水、灰水和一些工業(yè)用水。工藝流可包括目標(biāo)物質(zhì)諸如氯化物、硫酸鹽、溴化物、娃酸鹽、碘化物、磷酸鹽、鈉、鎂、?丐、鉀、硝酸鹽、砷、鋰、硼、銀、鑰、猛、招、鎘、鉻、鈷、銅、鐵、鉛、鎳、硒、銀和鋅。根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，本發(fā)明涉及處理海水或微咸水的方法，其中源水包括溶質(zhì)混合物。在一些實(shí)施方式中，與二價(jià)離子和其它多價(jià)離子的濃度相t匕，一價(jià)離子可以是更高的濃度。本文對(duì)海水的提及通常適用于非飲用水的其它形式。
[0036]在本公開(kāi)內(nèi)容的一些實(shí)施方式中，提供了提供飲用水源的方法。在某些實(shí)施方式中，提供了幫助由海水生產(chǎn)飲用水的方法。該方法可包括提供電凈化裝置，所述電凈化裝置包括小室堆(cell stack)。該方法還可包括流體連接海水進(jìn)料流至電凈化裝置的入口。該方法還可包括流體連接電凈化裝置的出口至供使用的飲用點(diǎn)。海水或河口水可具有在約10，OOOppm至約45，OOOppm的范圍內(nèi)的總?cè)芙夤腆w濃度。在某些實(shí)例中，海水或河口水可具有約35，OOOppm的總?cè)芙夤腆w濃度。
[0037]包括不同濃度的總?cè)芙夤腆w的其它類型的供水可利用本公開(kāi)內(nèi)容的裝置和方法來(lái)處理或加工。例如，具有在約1000ppm至約10，OOOppm的范圍內(nèi)的總?cè)芙夤腆w含量的微咸水可被處理以產(chǎn)生飲用水。具有在約50，OOOppm至約150，OOOppm的范圍內(nèi)的總?cè)芙夤腆w含量的鹽水可被處理以產(chǎn)生飲用水。在一些實(shí)施方式中，具有在約50，OOOppm至約150，OOOppm的范圍內(nèi)的總?cè)芙夤腆w含量的鹽水可被處理以產(chǎn)生具有較低的總?cè)芙夤腆w含量的水，用于處置例如水體諸如海洋的目的。
[0038]根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，電滲析模塊包括由包括例如屏和墊圈的隔離物分隔的陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜。這種組合的許多重復(fù)對(duì)被用于制造電滲析模塊。在一些非限制性實(shí)施方式中,在模塊中可存在約100至1000個(gè)重復(fù)對(duì)或小室對(duì)(cell pair)。每個(gè)小室對(duì)可包括稀釋隔室和濃縮隔室。當(dāng)水通過(guò)小室對(duì)時(shí)，由直流(DC)電源供應(yīng)產(chǎn)生的電場(chǎng)可垂直于水流被施加。這可導(dǎo)致離子從稀釋隔室通過(guò)離子交換膜遷移到濃縮隔室。在脫鹽操作中，鹽離子可通過(guò)離子交換膜轉(zhuǎn)移。陽(yáng)離子將通過(guò)陽(yáng)離子膜轉(zhuǎn)移并且陰離子將通過(guò)陰離子膜轉(zhuǎn)移。來(lái)自小室對(duì)的水可在電滲析模塊中的歧管中合并。兩個(gè)水流(稀釋流和濃縮流)可離開(kāi)模塊。電去離子還可使用由隔離物分隔的陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜，所述隔離物具有填充有離子交換材料諸如離子交換珠、氈制品及類似物的空隙容積。在一些實(shí)施方式中，電去離子設(shè)備可包括離子交換屏。根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，離子交換屏可以是功能化屏，諸如具有陽(yáng)離子和/或陰離子功能性的屏。當(dāng)水是稀釋的，例如小于約5000mg/l的離子濃度時(shí)，離子交換材料代替惰性屏的使用可改進(jìn)電去離子設(shè)備從水中除去離子的能力。離子交換材料可包括陽(yáng)離子交換材料或陰離子交換材料及其組合。
[0039]根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，電化學(xué)分離系統(tǒng)或設(shè)備可以是模塊化的。每個(gè)模塊化單元通常可用作整個(gè)電化學(xué)分離系統(tǒng)的子塊。模塊化單元可包括任何期望數(shù)目的小室對(duì)。在一些實(shí)施方式中，每模塊化單元小室對(duì)的數(shù)目可取決于分離設(shè)備中的小室對(duì)和通道(pass)的總數(shù)目。當(dāng)測(cè)試交叉泄漏和其它性能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，其還可取決于能夠以可接受的失效率熱結(jié)合并且罐裝在框架中的小室對(duì)的數(shù)目。數(shù)目可以是基于制造工藝的統(tǒng)計(jì)分析并且可以隨工藝控制的改進(jìn)而增加。在一些非限制性實(shí)施方式中，模塊化單元可包括約50個(gè)小室對(duì)。在被結(jié)合到較大的系統(tǒng)中之前，模塊化單元可被單獨(dú)地組裝并針對(duì)諸如泄漏、分離性能和壓力降進(jìn)行質(zhì)量控制測(cè)試。在一些實(shí)施方式中，小室堆可作為可獨(dú)立地被測(cè)試的模塊化單元被安裝在框架中。然后，多個(gè)模塊化單元可被組裝在一起以在電化學(xué)分離設(shè)備中提供總預(yù)期數(shù)目的小室對(duì)。在一些實(shí)施方式中，組裝方法可大體涉及將第一模塊化單元放置在第二模塊化單元上，將第三模塊化單元放置在第一和第二模塊化單元上，以及重復(fù)以獲得期望數(shù)目的多個(gè)模塊化單元。在一些實(shí)施方式中，組件或單獨(dú)的模塊化單元可被嵌入壓力容器中以便操作。多通道流配置可以是可能的，其中在模塊化單元之間或在模塊化單元內(nèi)布置有阻塞膜和/或隔離物。模塊化方法可在時(shí)間和成本節(jié)約方面改進(jìn)可制造性。模塊性還可通過(guò)允許單個(gè)模塊化單元的診斷、隔離、除去和替換而幫助系統(tǒng)維護(hù)。單個(gè)模塊化單元可包括歧管系統(tǒng)和流動(dòng)分布系統(tǒng)以幫助電化學(xué)分離工藝。單個(gè)模塊化單元可以彼此流體連通以及與中心歧管系統(tǒng)和與整個(gè)電化學(xué)分離工藝相關(guān)聯(lián)的其它系統(tǒng)流體連通。
[0040]根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，電化學(xué)分離系統(tǒng)的效率可以得到改善。電流損失是低效率的一個(gè)可能來(lái)源。在一些實(shí)施方式中，諸如涉及錯(cuò)流設(shè)計(jì)的那些實(shí)施方式，電流漏泄的可能性可以得到解決。電流效率可被定義為有效地將離子從稀釋流移動(dòng)到濃縮流中的電流的百分?jǐn)?shù)。電流低效率的各種來(lái)源可存在于電化學(xué)分離系統(tǒng)中。低效率的一個(gè)可能來(lái)源可涉及通過(guò)流過(guò)稀釋入口和出口歧管和濃縮入口和出口歧管而繞過(guò)小室對(duì)的電流。開(kāi)放的入口和出口歧管可以與流動(dòng)隔室直接流體連通并且可降低每個(gè)流動(dòng)通路中的壓力降。從一個(gè)電極到另一個(gè)電極的電流的一部分可通過(guò)流過(guò)開(kāi)放區(qū)域而繞過(guò)小室對(duì)的堆疊。旁路電流降低了電流效率并且增加了能量消耗量。低效率的另一個(gè)可能來(lái)源可能涉及由于離子交換膜的不完全的選擇滲透性而從濃縮流進(jìn)入稀釋流的離子。在一些實(shí)施方式中，與設(shè)備中的膜和屏的密封和罐裝相關(guān)聯(lián)的技術(shù)可幫助減少電流漏泄。
[0041]在一種或多種實(shí)施方式中，通過(guò)堆疊的旁路通路可被操縱為促進(jìn)電流沿著直接通路通過(guò)小室堆流動(dòng)以便改進(jìn)電流效率。在一些實(shí)施方式中，電化學(xué)分離設(shè)備可被構(gòu)造和布置為使得一個(gè)或多個(gè)旁路通路比通過(guò)小室堆的直接通路曲折。在至少某些實(shí)施方式中，電化學(xué)分離設(shè)備可被構(gòu)造和布置為使得一個(gè)或多個(gè)旁路通路存在比通過(guò)小室堆的直接通路高的電阻。在涉及模塊化系統(tǒng)的一些實(shí)施方式中，單個(gè)模塊化單元可被配置為促進(jìn)電流效率。模塊化單元可被構(gòu)造和布置為提供將有助于電流效率的電流旁路通路。在非限制性實(shí)施方式中，模塊化單元可包括被配置為促進(jìn)電流效率的歧管系統(tǒng)和/或流動(dòng)分布系統(tǒng)。在至少一些實(shí)施方式中，圍繞電化學(xué)分離模塊化單元中的小室堆的框架可被構(gòu)造和布置為提供預(yù)定的電流旁路通路。在一些實(shí)施方式中，促進(jìn)電化學(xué)分離設(shè)備中的多通道流配置可幫助減少電流漏泄。在至少一些非限制性實(shí)施方式中，阻塞膜或隔離物可被插入模塊化單元之間以弓I導(dǎo)稀釋流和/或濃縮流進(jìn)入多通道流配置中以便改進(jìn)電流效率。在一些實(shí)施方式中，可達(dá)到至少約60 %的電流效率。在其它實(shí)施方式中，可達(dá)到至少約70 %的電流效率。在還其它實(shí)施方式中，可達(dá)到至少約80 %的電流效率。在至少一些實(shí)施方式中，可達(dá)到至少約85%的電流效率。
[0042]根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，用于制備用于電凈化裝置的小室堆的方法可包括形成隔室。第一隔室可通過(guò)將離子交換膜彼此固定以提供具有被布置在離子交換膜之間的第一隔離物的第一隔離物組件而形成。例如，第一陽(yáng)離子交換膜可在第一陽(yáng)離子交換膜和第一陰離子交換膜的外周的第一部分處被固定到第一陰離子交換膜以提供具有被布置在第一陽(yáng)離子交換膜和第一陰離子交換膜之間的第一隔離物的第一隔離物組件。
[0043]第二隔室可通過(guò)將離子交換膜彼此固定以提供具有被布置在離子交換膜之間的第二隔離物的第二隔離物組件而形成。例如，第二陰離子交換膜可在第二陽(yáng)離子交換膜和第二陰離子交換膜的外周的第一部分處被固定到第二陽(yáng)離子交換膜以提供具有被布置在第二陰離子交換膜和第二陽(yáng)離子交換膜之間的第二隔離物的第二隔離物組件。
[0044]第三隔室可通過(guò)將第一隔離物組件固定到第二隔離物組件以及通過(guò)將隔離物定位于其間而形成于第一隔室和第二隔室之間。例如，第一隔離物組件可在第一陽(yáng)離子交換膜的外周的第二部分處和在第二陰離子交換膜的外周的一部分處被固定到第二隔離物組件以提供具有被布置在第一隔離物組件和第二隔離物組件之間的隔離物的堆疊組件。
[0045]在一些非限制性實(shí)施方式中，第一隔室和第二隔室中的每個(gè)可被構(gòu)造和布置為提供不同于第三隔室中的流體流動(dòng)的方向的流體流動(dòng)的方向。例如，第三隔室中的流體流動(dòng)可在0°軸線的方向上延伸。第一隔室中的流體流動(dòng)可在30°延伸，并且第二隔室中的流體流動(dòng)可以在與第一隔室相同的角度(30° )或在另一角度諸如120°延伸。方法還可包括將被組裝的小室堆固定在殼體內(nèi)。
[0046]根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，電化學(xué)分離系統(tǒng)可包括錯(cuò)流設(shè)計(jì)。錯(cuò)流設(shè)計(jì)可允許增加的膜利用率、較低的壓力降以及減少的外部泄漏。另外，對(duì)操作壓力的限制可通過(guò)錯(cuò)流設(shè)計(jì)而減少。在至少一些實(shí)施方式中，外殼和端蓋的壓力定額可能是對(duì)操作壓力的唯一的實(shí)質(zhì)限制。還可實(shí)現(xiàn)制造工藝的自動(dòng)化。
[0047]根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，第一流體流動(dòng)通路和第二流體流動(dòng)通路可作為固定于彼此的離子交換膜的外周的各部分來(lái)選擇和提供。利用第一流體流動(dòng)通路作為沿著0°軸線延伸的方向，第二流體流動(dòng)通路可在大于零度且小于360°的任何角度的方向上延伸。在本公開(kāi)內(nèi)容的某些實(shí)施方式中，第二流體流動(dòng)通路可在與第一流體流動(dòng)通路成90°的角度或者垂直于第一流體流動(dòng)通路延伸。在其它實(shí)施方式中，第二流體流動(dòng)通路可在與第一流體流動(dòng)通路成180°的角度延伸。如果額外的離子交換膜被固定到小室堆以提供額外的隔室，則這些額外的隔室中的流體流動(dòng)通路可以是與第一流體流動(dòng)通路和第二流體流動(dòng)通路相同的或不同的。在某些實(shí)施方式中，隔室中的每一個(gè)中的流體流動(dòng)通路在第一流體流動(dòng)通路和第二流體流動(dòng)通路之間交替。例如，第一隔室中的第一流體流動(dòng)通路可在0°的方向上延伸。第二隔室中的第二流體流動(dòng)通路可在90°的方向上延伸，并且第三隔室中的第三流體流動(dòng)通路可在0°的方向上延伸。在某些實(shí)例中，這可被稱為錯(cuò)流電凈化。[0048]在其它實(shí)施方式中，隔室中的每一個(gè)中的流體流動(dòng)通路在第一流體流動(dòng)通路、第二流體流動(dòng)通路和第三流體流動(dòng)通路之間順序地交替。例如，第一隔室中的第一流體流動(dòng)通路可在0°的方向上延伸。第二隔室中的第二流體流動(dòng)通路可在30°延伸，并且第三隔室中的第三流體流動(dòng)通路可在90°延伸。第四隔室中的第四流體流動(dòng)通路可在0°延伸。在另一種實(shí)施方式中，第一隔室中的第一流體流動(dòng)通路可在0°的方向上延伸。第二隔室中的第二流體流動(dòng)通路可在60°延伸，并且第三隔室中的第三流體流動(dòng)通路可在120°延伸。第四隔室中的第四流體流動(dòng)通路可在0°延伸。在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通路可以是基本上非徑向的。在至少一些實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通路可幫助在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)基本上均勻的液體流速分布。
[0049]根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，隔室內(nèi)的流動(dòng)可被調(diào)節(jié)、再分布或重新定向以在隔室內(nèi)提供流體與膜表面的更大接觸。隔室可被構(gòu)造和布置為在隔室內(nèi)再分布流體流動(dòng)。隔室可具有障礙物、突出部分、突出物、凸緣或擋板，它們可提供使通過(guò)隔室的流動(dòng)再分布的結(jié)構(gòu)，這將在以下被進(jìn)一步討論。在某些實(shí)施方式中，障礙物、突出部分、突出物、凸緣或擋板可被稱為流動(dòng)再分布器。流動(dòng)再分布器可存在于小室堆的隔室中的一個(gè)或多個(gè)中。
[0050]在一些實(shí)施方式中，被彼此固定的多個(gè)離子交換膜可在陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜之間交替以提供一系列離子稀釋隔室和離子濃縮隔室。
[0051]膜的幾何結(jié)構(gòu)可以具有任何合適的幾何結(jié)構(gòu)，使得膜可被固定在小室堆內(nèi)。在某些實(shí)施方式中，小室堆上的特定數(shù)目的拐角或頂點(diǎn)可能是期望的，以便將小室堆適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ跉んw內(nèi)。在某些實(shí)施方式中，特定的膜可具有與小室堆中的其它膜不同的幾何結(jié)構(gòu)。膜的幾何結(jié)構(gòu)可被選擇為幫助以下中的至少一個(gè):將膜彼此固定、將隔離物固定在小室堆內(nèi)、將膜固定在模塊化單元內(nèi)、將膜固定在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)、將一組膜諸如小室堆固定到殼體，以及將模塊化單元固定在殼體中。
[0052]在本公開(kāi)內(nèi)容的一些實(shí)施方式中，提供了包括小室堆的電凈化裝置。電凈化裝置可包括包含離子交換膜的第一隔室并且可被構(gòu)造和布置為在離子交換膜之間在第一方向上提供直接流體流動(dòng)。電凈化裝置還可包括包含離子交換膜的第二隔室并且可被構(gòu)造和布置為在第二方向上提供直接流體流動(dòng)。第一隔室和第二隔室中的每個(gè)可被構(gòu)造和布置為提供預(yù)定百分比的用于流體接觸的表面積或膜利用率。在某些實(shí)施方式中，可實(shí)現(xiàn)的膜利用率大于65%。在其它實(shí)施方式中,可實(shí)現(xiàn)的膜利用率大于75%。在某些其它實(shí)施方式中，可實(shí)現(xiàn)的膜利用率可大于85%。膜利用率可以至少部分地取決于用于將膜中的每一個(gè)彼此固定的方法以及隔離物的設(shè)計(jì)。為了獲得預(yù)定的膜利用率，可選擇適當(dāng)?shù)墓潭夹g(shù)和部件以便實(shí)現(xiàn)可靠的并且安全的密封，所述密封允許電凈化裝置的優(yōu)化操作，不在裝置中遭遇泄漏，同時(shí)保持可在工藝中使用的膜的大的表面積。
[0053]例如，提供了包括小室堆的電凈化裝置。電凈化裝置可包括包含第一陽(yáng)離子交換膜和第一陰離子交換膜的第一隔室，該第一隔室被構(gòu)造和布置為在第一陽(yáng)離子交換膜和第一陰離子交換膜之間在第一方向上提供直接流體流動(dòng)。裝置還可包括包含第一陰離子交換膜和第二陽(yáng)離子交換膜的第二隔室以在第一陰離子交換膜和第二陽(yáng)離子交換膜之間在第二方向上提供直接流體流動(dòng)。第一隔室和第二隔室中的每一個(gè)可被構(gòu)造和布置為提供預(yù)定的膜利用率，例如，大于第一陽(yáng)離子交換膜、第一陰離子交換膜和第二陽(yáng)離子交換膜的表面積的85%的流體接觸。第一隔室和第二隔室中的至少一個(gè)可包括隔離物，所述隔離物可以是阻塞隔離物。第一方向和第二方向的直接流體流動(dòng)可通過(guò)隔室的構(gòu)造和布置來(lái)選擇和提供。
[0054]包括小室堆的電凈化裝置還可包括封裝小室堆的殼體，其中小室堆的外周的至少一部分被固定到殼體?？蚣芸杀欢ㄎ辉跉んw和小室堆之間以在殼體中提供第一模塊化單元。流動(dòng)再分布器可存在于小室堆的隔室中的一個(gè)或多個(gè)中。隔室中的至少一個(gè)可被構(gòu)造和布置為在隔室內(nèi)提供逆流。
[0055]在本公開(kāi)內(nèi)容的一些實(shí)施方式中，提供了用于電凈化裝置的小室堆。小室堆可提供多個(gè)交替的離子消耗隔室和離子濃縮隔室。離子消耗隔室中的每一個(gè)可具有在第一方向上提供稀釋流體流動(dòng)的入口和出口。離子濃縮隔室中的每一個(gè)可具有在不同于第一方向的第二方向上提供濃縮流體流動(dòng)的入口和出口。隔離物可定位在小室堆中。隔離物可對(duì)隔室提供結(jié)構(gòu)并且界定隔室，并且在某些實(shí)例中，隔離物可幫助引導(dǎo)流體流動(dòng)通過(guò)隔室。隔離物可以是阻塞隔離物，該阻塞隔離物可以被構(gòu)造和布置為重新定向通過(guò)小室堆的流體流動(dòng)和電流中的至少一個(gè)。如所討論的，阻塞隔離物可減少或防止電凈化裝置中的電流低效率。
[0056]在本公開(kāi)內(nèi)容的一些實(shí)施方式中，提供了電凈化裝置。裝置可包括小室堆，所述小室堆包括交替的離子稀釋隔室和離子濃縮隔室。離子稀釋隔室中的每一個(gè)可被構(gòu)造和布置為在第一方向上提供流體流動(dòng)。離子濃縮隔室中的每一個(gè)可被構(gòu)造和布置為在不同于第一方向的第二方向上提供流體流動(dòng)。電凈化裝置還可包括在小室堆的第一末端處鄰近第一離子交換膜的第一電極，和在小室堆的第二末端處鄰近第二離子交換膜的第二電極。第一離子交換膜和第二離子交換膜中的每一個(gè)可以是陰離子交換膜或陽(yáng)離子交換膜。例如，第一離子交換膜可以是陰離子交換膜，并且第二離子交換膜可以是陽(yáng)離子交換膜。裝置還可包括阻塞隔離物，其被定位在小室堆中，并且被構(gòu)造和布置為重新定向通過(guò)電凈化裝置的稀釋流體流動(dòng)和濃縮流體流動(dòng)中的至少一個(gè)并且阻止第一電極和第二電極之間的直接電流通路。如以上所討論的，阻塞隔離物可被構(gòu)造和布置為減少電凈化裝置中的電流低效率。
[0057]用于電凈化裝置的小室堆可被封裝在殼體中，其中小室堆的外周的至少一部分被固定到殼體。框架可被定位在殼體和小室堆之間以在殼體中提供第一模塊化單元。第二模塊化單元還可被固定在殼體內(nèi)。阻塞隔離物還可被定位在第一模塊化單元和第二模塊化單元之間。流動(dòng)再分布器可存在于小室堆的隔室中的一個(gè)或多個(gè)中。隔室中的至少一個(gè)可被構(gòu)造和布置為在隔室內(nèi)提供逆流。支架組件可被定位在框架和殼體之間以對(duì)模塊化單元提供支撐并且將模塊化單元固定在殼體內(nèi)。
[0058]在本公開(kāi)內(nèi)容的某些實(shí)施方式中，提供了減少或防止由較大的電功率消耗量弓I起的低效率的電凈化裝置。本公開(kāi)內(nèi)容的電凈化裝置可提供多通道流配置以減少或防止電流低效率。多通道流配置可通過(guò)消除或減少電凈化裝置的陽(yáng)極和陰極之間的直流電通路來(lái)減少通過(guò)流動(dòng)歧管的電流的旁路，或者減少電流的泄漏。
[0059]在本公開(kāi)內(nèi)容的某些實(shí)施方式中，隔室內(nèi)的流動(dòng)可被調(diào)節(jié)、再分布或重新定向以在隔室內(nèi)提供流體與膜表面的更大接觸。隔室可被構(gòu)造和布置為在隔室內(nèi)再分布流體流動(dòng)。隔室可具有障礙物、突出部分、突出物、凸緣或擋板，它們可提供使通過(guò)隔室的流動(dòng)再分布的結(jié)構(gòu)。障礙物、突出部分、突出物、凸緣或擋板可形成為離子交換膜、隔離物的一部分，或可以是設(shè)置在隔室內(nèi)的額外的分離的結(jié)構(gòu)。障礙物、突出部分、突出物、凸緣或擋板可通過(guò)由可將離子交換膜彼此固定的粘合劑提供延伸部而形成。隔離物可浸潰有熱塑性橡膠以形成突出物，該突出物可利用粘合劑來(lái)結(jié)合到鄰近的膜。熱塑性橡膠可利用諸如熱壓縮或圓網(wǎng)印花(rotary screen printing)的工藝來(lái)施加到隔離物。隔室可含有或可不含有離子交換樹(shù)脂。
[0060]根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，水在電場(chǎng)的存在下經(jīng)電滲析被凈化。稀釋隔室中的水變得更純凈，而鄰近的濃縮隔室中的水變得富有離子化合物。這可導(dǎo)致模塊的電阻增加，因?yàn)橄♂尩乃皇欠浅?dǎo)電的。而且，如果稀釋隔室中的水變得太純凈，水將在離子交換膜附近離解，導(dǎo)致在直接鄰近離子交換膜處的非常高電阻的水層，這增加了整體施加的電壓。該低效率可將電滲析工藝限制于其中這些現(xiàn)象將不會(huì)發(fā)生的情況。為了使這種影響(也被稱為濃差極化)減到最小，可根據(jù)一種或多種實(shí)施方式進(jìn)行各種工藝修改。
[0061 ] 在一些實(shí)施方式中，稀釋隔室中的流體速度可被調(diào)節(jié)以避免濃差極化。通過(guò)增加通過(guò)每個(gè)隔離物的流速，靠近膜的邊界層可減小，這可改進(jìn)水在隔離物中的混合且因此可減少濃差極化的影響。例如，當(dāng)水具有足夠的電導(dǎo)率時(shí)，電滲析工藝可以以較低的速度進(jìn)行以避免濃差極化，并且在水變得更加稀釋時(shí)電滲析工藝可以以較高的速度進(jìn)行。比如，在包括串聯(lián)的若干電滲析級(jí)的多級(jí)工藝中，當(dāng)水通過(guò)使用較少數(shù)目的小室對(duì)而變得更純凈時(shí)，后面級(jí)中的流體速度可以增加。
[0062]另外，電滲析模塊可被修改以便具有容納在單一模塊中的通過(guò)電場(chǎng)的多個(gè)通道。根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，在相同的ED模塊中，速度可通過(guò)減少ED模塊中每通道小室對(duì)的數(shù)目而增加。一個(gè)模塊中的多個(gè)通道可被稱為多倍通路模塊(folded path module)。作為非限制性實(shí)例，對(duì)于在單一電滲析模塊中的五個(gè)通道的多倍通路模塊，每個(gè)通道中的小室對(duì)的數(shù)目可被修改為對(duì)于第一通道包括182個(gè)小室對(duì)，對(duì)于第二通道包括164個(gè)小室對(duì)、對(duì)于第三通道包括148個(gè)小室對(duì)、對(duì)于第四通道包括130個(gè)小室對(duì)和對(duì)于第五且最后的通道包括120個(gè)小室對(duì)。通過(guò)改變速度，離子交換膜旁邊的邊界層可被改變，導(dǎo)致較低的濃差極化影響，這還減小了模塊的電阻。實(shí)施方式不限于級(jí)的數(shù)目、級(jí)內(nèi)的通道的數(shù)目、每級(jí)中小室對(duì)的數(shù)目或電滲析或電去離子模塊的流動(dòng)通路的長(zhǎng)度。
[0063]根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，速度可隨濃差極化或通道的減少而增加。ED操作中的濃差極化和極限電流密度通常受稀釋隔室的溶液濃度、電流密度和速度支配。為了防止用于海水的ED操作中的極限電流，稀釋隔室的速度可在根據(jù)一種或多種實(shí)施方式的脫鹽工藝的后面幾級(jí)中增加。避免在極限電流密度下脫鹽可導(dǎo)致較低的模塊電阻(即，較低的能量消耗量)、較低的結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)(即，減少的OH離子的生成)，以及改進(jìn)的電流效率(S卩，減小的模塊電阻和減小的電短路或漏電的風(fēng)險(xiǎn))。
[0064]根據(jù)一種或多種實(shí)施方式，包括電滲析模塊和電去離子模塊的電脫鹽系統(tǒng)的功率消耗量和濃差極化可通過(guò)將不同的電壓施加到多級(jí)系統(tǒng)的每個(gè)級(jí)來(lái)減小。來(lái)自第一級(jí)的水可被轉(zhuǎn)移到第二級(jí)且然后被轉(zhuǎn)移到第三級(jí)及其以后。更高的電壓和/或更大的電流密度可用于其中待脫鹽的水中的離子含量較大且然后隨著水變得更加純凈而降低的級(jí)中，使得后面的幾級(jí)具有較低的電流密度。在一個(gè)非限制性實(shí)例中，被供給有海水的第一級(jí)上的電流密度可以是約23.lA/m2，第二級(jí)可以是約17.8A/m2且第三級(jí)可以是約5.5A/m2。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)電滲析級(jí)的入口和出口電導(dǎo)率可利用電導(dǎo)傳感器來(lái)測(cè)量。然后，選定電壓可被施加以便濃差極化不會(huì)發(fā)生。在另一種實(shí)施方式中，如圖1中所示的比例-積分-微分(PID)控制可被用于控制多級(jí)電滲析/電去離子脫鹽工藝中的每級(jí)的操作。PID控制器可利用反饋，比如，來(lái)自每級(jí)的入口和出口電導(dǎo)率，并且計(jì)算來(lái)自級(jí)的期望的輸出的設(shè)置點(diǎn)的與實(shí)際讀數(shù)相比的誤差。圖2圖示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方式的PID控制器。表1顯示了控制模擬的非限制性實(shí)例。
[0065]表1:
[0066]
【權(quán)利要求】
1.一種脫鹽系統(tǒng)，包括: 電滲析(ED)設(shè)備； 電去離子(EDI)設(shè)備，其流體連接于所述ED設(shè)備的下游；以及控制器，其被配置為關(guān)于功率消耗量和鹽除去來(lái)確定所述ED設(shè)備和所述EDI設(shè)備之間的最佳轉(zhuǎn)換點(diǎn)，并且還被配置為當(dāng)所述ED設(shè)備的產(chǎn)物流達(dá)到所述最佳轉(zhuǎn)換點(diǎn)時(shí)使所述EDI設(shè)備聯(lián)機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述最佳轉(zhuǎn)換點(diǎn)是基于電壓降。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述最佳轉(zhuǎn)換點(diǎn)是基于小室厚度。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述最佳轉(zhuǎn)換點(diǎn)是基于電導(dǎo)率。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述最佳轉(zhuǎn)換點(diǎn)在約2500ppm和約3000ppm之間。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述最佳轉(zhuǎn)換點(diǎn)是約2800ppm。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置為調(diào)節(jié)所述ED設(shè)備和所述EDI設(shè)備中的至少一個(gè)中的電解質(zhì)的pH水平。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括流體連接于所述ED設(shè)備的上游的預(yù)處理單元。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置為對(duì)所述ED設(shè)備和所述EDI設(shè)備中的至少一個(gè)進(jìn)行就地消毒或就地清潔操作。
10.一種提供飲用水的方法，包括: 將海水進(jìn)料流流體連接到電凈化系統(tǒng)的入口，所述系統(tǒng)包括至少第一級(jí)和在所述第一級(jí)的下游的第二級(jí)； 以第一速率從所述第一級(jí)回收水； 以小于所述第一速率的第二速率從所述第二級(jí)回收水；以及 將所述電凈化系統(tǒng)的出口流體連接到供使用的飲用點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括維持所述第一級(jí)和所述第二級(jí)中的每一個(gè)中的濃縮隔室和稀釋隔室之間的目標(biāo)濃度梯度。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括進(jìn)行與所述電凈化系統(tǒng)的至少一級(jí)相關(guān)的濃縮流的多重傾倒。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述電凈化系統(tǒng)中的電解質(zhì)的pH水平。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括對(duì)所述電凈化系統(tǒng)進(jìn)行就地消毒或就地清潔操作。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述電凈化系統(tǒng)包括電容去離子設(shè)備。
16.一種提供飲用水的方法，包括: 將海水進(jìn)料流流體連接到電凈化系統(tǒng)的入口，所述系統(tǒng)包括至少第一電滲析(ED)級(jí)和在所述第一 ED級(jí)的下游的第二 ED級(jí)； 通過(guò)使工藝流以相對(duì)于所述第一 ED級(jí)增加的速度通過(guò)所述第二 ED級(jí)中的稀釋隔室來(lái)防止?jié)獠顦O化；以及 將飲用水遞送到在所述電凈化系統(tǒng)的下游的供使用的點(diǎn)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一ED級(jí)包括至少第一通道和第二通道，且其中所述第一通道具有與所述第二通道不同數(shù)目的小室對(duì)。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第二ED級(jí)包括至少一個(gè)阻塞隔離物。
19.一種脫鹽系統(tǒng)，包括: 電凈化系統(tǒng)，其包括至少第一電滲析(ED)級(jí)和流體連接于所述第一 ED級(jí)的下游的第二 ED 級(jí)； 至少一個(gè)電導(dǎo)傳感器，其與所述電凈化系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)；以及 控制器，其被配置為基于來(lái)自所述電導(dǎo)傳感器的輸入對(duì)所述第一 ED級(jí)施加第一電壓并且對(duì)所述第二 ED級(jí)施加低于所述第一電壓的第二電壓以防止?jié)獠顦O化。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其 中所述控制器還被配置為調(diào)節(jié)被施加到所述第一ED級(jí)的所述電壓以在所述第一 ED級(jí)的出口處達(dá)到目標(biāo)電導(dǎo)率。
【文檔編號(hào)】A23C9/144GK103796520SQ201280042728
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月1日
【發(fā)明者】傅榮強(qiáng), 黃祀和, J·D·吉福德, G·Y·顧, 梁荔鄉(xiāng), 邁克爾·J·肖 申請(qǐng)人:伊沃夸水技術(shù)私人有限公司