相關(guān)申請

本申請根據(jù)35u.s.c.§119(e)要求于2014年10月22日提交的題為“selectivescalingindesalinationwatertreatmentsystemsandassociatedmethods”的美國臨時專利申請序列號62/067,318的優(yōu)先權(quán)，其通過引用整體并入本文用于所有目的。

總體上描述了包括一個或更多個其中使用選擇性結(jié)垢的脫鹽設(shè)備的水處理系統(tǒng)和相關(guān)方法。

背景

脫鹽是至少部分地分離液體溶液中一定量的鹽和/或其他礦物質(zhì)以及一種或更多種其他組分的過程。例如，可以對鹽水進(jìn)行脫鹽以產(chǎn)生適合于人消耗、灌溉、工業(yè)使用和/或各種其他用途的淡水。目前對脫鹽的注意力主要集中在開發(fā)具有成本效益的為人類使用提供淡水的方法。

由于世界人口擴(kuò)張，隨之淡水需求的增加已導(dǎo)致世界上許多地區(qū)淡水短缺。脫鹽可潛在地對緩解這樣的短缺發(fā)揮作用。因此，期望改善的水處理系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

總體上描述了進(jìn)行脫鹽的水處理系統(tǒng)中的選擇性結(jié)垢。根據(jù)某些實施方案，通過選擇和/或調(diào)節(jié)一個或更多個系統(tǒng)參數(shù)(例如水處理系統(tǒng)內(nèi)的含鹽流的溫度和/或流速)來控制水處理系統(tǒng)內(nèi)的固體垢的形成。某些實施方案包括操作水處理系統(tǒng)以確定加濕器內(nèi)的流的溫度和/或流速，使得相對大量的垢在加濕器內(nèi)形成。在一些情況下，本發(fā)明的主題涉及相關(guān)產(chǎn)品、特定問題的替代解決方案和/或一個或更多個系統(tǒng)和/或制品的多種不同用途。

某些方面涉及在水處理系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行使水脫鹽的方法。在一些實施方案中，該方法包括在水處理系統(tǒng)的離子去除設(shè)備內(nèi)，從包含成垢離子和至少一種溶解一價鹽的含鹽水性進(jìn)料流中去除至少一種成垢離子的至少一部分，以產(chǎn)生相對于含鹽水性進(jìn)料流包含更少的成垢離子的離子減少流。一些實施方案包括在水處理系統(tǒng)的換熱器內(nèi)，將來自第一換熱器流的熱傳遞到至少一部分離子減少流以加熱離子減少流。某些實施方案包括在水處理系統(tǒng)的加濕器內(nèi)，使水從經(jīng)加熱的離子減少流中蒸發(fā)到氣態(tài)流中，以產(chǎn)生相對于含鹽水性進(jìn)料流富含溶解一價鹽的濃縮含鹽流和經(jīng)加濕的氣態(tài)流。一些實施方案包括在水處理系統(tǒng)的與加濕器流體連接的除濕器內(nèi)，使水從經(jīng)加濕的氣態(tài)流中凝結(jié)以產(chǎn)生含水流和經(jīng)除濕的氣態(tài)流。在一些這樣的實施方案中，在加濕器內(nèi)形成垢，使得水處理系統(tǒng)中形成的所有垢的至少約60重量％在加濕器內(nèi)形成。

一些實施方案涉及使水脫鹽的方法。在某些實施方案中，該方法包括在水處理系統(tǒng)的脫鹽設(shè)備內(nèi)，從含鹽水性進(jìn)料流中去除水，以產(chǎn)生含水流和相對于含鹽水性進(jìn)料流富含溶解一價鹽的濃縮含鹽流；以及在脫鹽設(shè)備內(nèi)形成垢，使得水處理系統(tǒng)中形成的所有垢的至少約60重量％在水處理系統(tǒng)的脫鹽設(shè)備的濃縮器中和/或含填充物的容器中形成。

根據(jù)某些實施方案，提供了一種在水處理系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行使水脫鹽的方法，該方法包括在水處理系統(tǒng)的離子去除設(shè)備內(nèi)，從包含成垢離子和至少一種溶解一價鹽的含鹽水性進(jìn)料流中去除至少一種成垢離子的至少一部分，以產(chǎn)生相對于含鹽水性進(jìn)料流包含更少的成垢離子的離子減少流；在水處理系統(tǒng)的換熱器內(nèi)，將來自第一換熱器流的熱傳遞到至少一部分離子減少流以加熱離子減少流；在水處理系統(tǒng)的加濕器內(nèi)，使水從經(jīng)加熱的離子減少流中蒸發(fā)到氣態(tài)流中，以產(chǎn)生相對于含鹽水性進(jìn)料流富含溶解一價鹽的濃縮含鹽流和經(jīng)加濕的氣態(tài)流；在水處理系統(tǒng)的與加濕器流體連接的除濕器內(nèi)，使水從經(jīng)加濕的氣態(tài)流中凝結(jié)以產(chǎn)生含水流和經(jīng)除濕的氣態(tài)流；以及操作水處理系統(tǒng)以確定加濕器內(nèi)的離子減少流的溫度和/或流速，使得在加濕器內(nèi)形成垢，并且水處理系統(tǒng)中形成的所有垢的至少約60重量％在加濕器內(nèi)形成。

某些實施方案涉及從加濕-除濕脫鹽設(shè)備中去除垢的方法。在一些實施方案中，所述方法包括將包含二亞乙基三胺五乙酸(dpta)和草酸根陰離子的液體組合物輸送至加濕-除濕脫鹽設(shè)備，使得二亞乙基三胺五乙酸(dpta)和/或草酸根陰離子從加濕-除濕脫鹽設(shè)備的固體表面去除至少一部分垢。

通過以下對本發(fā)明的多個非限制性實施方案的詳述，當(dāng)結(jié)合附圖來考慮時，本發(fā)明的其他優(yōu)點和新特征將變得明顯。如果本說明書和通過引用并入的文件包括沖突的和/或不一致的公開內(nèi)容，則以本說明書為準(zhǔn)。

附圖說明

將通過舉例的方式參考附圖來描述本發(fā)明的非限制性實施方案，所述附圖為示意性的且不旨在按比例繪制。在圖中，所示出的各個相同或幾乎相同的部件通常由單一數(shù)字表示。當(dāng)圖示對使本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明來說不必要時，出于清楚的目的，沒有在每個圖中標(biāo)記每個部件，也沒有示出本發(fā)明的各個實施方案的每個部件。在附圖中：

圖1是根據(jù)某些實施方案的進(jìn)行脫鹽的水處理系統(tǒng)的示意圖；

圖2是根據(jù)一些實施方案的加濕-除濕脫鹽設(shè)備的示意圖；

圖3是根據(jù)某些實施方案的包括離子去除設(shè)備和脫鹽設(shè)備的水處理系統(tǒng)的示意圖；以及

圖4是根據(jù)一些實施方案的包括除垢液體源的水處理系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

總體上描述了涉及對包含一種或更多種溶解鹽的水溶液進(jìn)行脫鹽的水處理系統(tǒng)內(nèi)的選擇性結(jié)垢的系統(tǒng)和方法。某些實施方案包括選擇和/或操縱含鹽流的溫度和/或流速以選擇性地形成垢。在一些實施方案中，垢可在指定的結(jié)垢區(qū)內(nèi)選擇性地形成，例如在脫鹽設(shè)備的濃縮器(例如，加濕器)內(nèi)或在另一位置中。在一些這樣的實施方案中，控制垢的形成可以使水處理系統(tǒng)內(nèi)不期望的位置中發(fā)生結(jié)垢的量減少或消除。例如，一些實施方案包括操作水處理系統(tǒng)以確定加濕器內(nèi)的含鹽流的溫度和/或流速，使得相對大量的垢在加濕器內(nèi)形成。

某些實施方案涉及可對含鹽水性流的溫度和/或流速進(jìn)行選擇和/或操縱使得以受控的方式發(fā)生結(jié)垢。根據(jù)某些實施方案已出乎意料地發(fā)現(xiàn)，相對于湍流的流，在停滯和層流的流中明顯更可能開始結(jié)垢(并且在開始之后結(jié)垢化合物通過延伸而生長)。根據(jù)一些實施方案也已確定，可通過選擇和/或調(diào)節(jié)水性流的溫度來控制水性流內(nèi)的結(jié)垢開始。因此，在一些實施方案中，可對供給到和/或包含在脫鹽設(shè)備內(nèi)部的含鹽水性流的溫度和/或流速進(jìn)行選擇和/或控制，使得水溶液內(nèi)的一種或更多種成垢鹽形成垢。

在某些實施方案中，大多數(shù)或基本上所有的結(jié)垢都將發(fā)生在所選擇的體積(本文中也稱為“結(jié)垢區(qū)”)內(nèi)。例如，結(jié)垢可發(fā)生在作為脫鹽設(shè)備的一部分的表面上(例如，在濃縮器(如加濕器)的表面上或脫鹽設(shè)備內(nèi)的含填充物的容器的表面上)。通過控制在水處理系統(tǒng)中發(fā)生結(jié)垢的方式，可減少由結(jié)垢引起的負(fù)面影響(例如，減少的熱傳遞、流動路徑的阻塞等)而不必完全消除結(jié)垢，完全消除結(jié)垢通常需要從進(jìn)水中完全去除成垢離子，是能量和成本密集的過程。

在一些實施方案中，通過將供給到和/或包含在脫鹽設(shè)備內(nèi)的含鹽水性流的過飽和指數(shù)調(diào)節(jié)和/或維持在期望范圍，可至少部分地實現(xiàn)結(jié)垢的控制。例如，在某些實施方案中，可操作水處理系統(tǒng)，使得進(jìn)入脫鹽設(shè)備(例如，進(jìn)入脫鹽設(shè)備的濃縮器(如加濕器)和/或脫鹽設(shè)備的換熱器)的含鹽水性溶液相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)為至少約0.9。在一些實施方案中，可操作水處理系統(tǒng)，使得進(jìn)入脫鹽設(shè)備(例如，進(jìn)入脫鹽設(shè)備的濃縮器(如加濕器)和/或脫鹽設(shè)備的換熱器)的含鹽水性溶液相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)為小于約1.0?？衫缡褂妹擕}設(shè)備上游的離子去除設(shè)備通過調(diào)節(jié)包含在含鹽水性進(jìn)料流內(nèi)的溶解固體的量來實現(xiàn)對含鹽水性進(jìn)料流的過飽和指數(shù)的控制。例如，在一些實施方案中，離子去除設(shè)備可以配置成使得從離子去除設(shè)備排出的離子減少流相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)為至少約0.9(并且，在某些但未必是所有實施方案中，小于約1.0)。

圖1為水處理系統(tǒng)100的示例性示意圖，所述水處理系統(tǒng)100可用于從包含至少一種溶解鹽的水溶液中產(chǎn)生回收水流。在某些實施方案中，水處理系統(tǒng)包括脫鹽設(shè)備。脫鹽設(shè)備可以配置成從由脫鹽設(shè)備接收的水性流中去除水，以產(chǎn)生相對于由脫鹽設(shè)備接收的水性流富含溶解鹽(例如，富含溶解一價鹽)的濃縮含鹽流。參照圖1，例如，水處理系統(tǒng)100包括脫鹽設(shè)備102。根據(jù)某些實施方案，脫鹽設(shè)備可配置成接收水性進(jìn)料流(例如，含鹽水性進(jìn)料流)，例如圖1中的水性進(jìn)料流104。在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備配置成產(chǎn)生相對于由脫鹽設(shè)備102接收的水性進(jìn)料流104富含溶解鹽的濃縮含鹽流106。

在某些實施方案中，供給到脫鹽設(shè)備中的流包含至少一種溶解一價鹽。與本文中所述的某些(但未必是全部)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法相關(guān)的一個優(yōu)點是其可用于處理具有相對高濃度的溶解一價鹽的流。例如，在一些實施方案中，供給到脫鹽設(shè)備中的流可包含量為至少約2重量％、至少約5重量％、至少約10重量％、至少約20重量％或至少約25重量％(和/或最多至溶解度極限(在某些實施方案中))的溶解一價鹽。

水性進(jìn)料流104可源自于多種來源。例如，在某些實施方案中，供給到脫鹽設(shè)備中的流的至少一部分包含和/或來自海水、地下水、半咸水、來自石油或天然氣井的水和/或化學(xué)工藝的流出物(例如，另一個水處理系統(tǒng)(例如，配置成進(jìn)行脫鹽的水處理系統(tǒng))或另一個化學(xué)工藝的流出物)。

在某些實施方案中，脫鹽設(shè)備可以配置成從水性含鹽流中去除水，以產(chǎn)生相對于由脫鹽設(shè)備接收的水性含鹽流富含溶解一價鹽的濃縮含鹽流。例如如上所述，在圖1中，脫鹽設(shè)備102配置成從水性含鹽進(jìn)料流104中去除水以產(chǎn)生濃縮含鹽流106。溶解鹽是溶解到該鹽的組成離子不再通過離子鍵彼此結(jié)合的程度的鹽。通常，術(shù)語“一價鹽”是指包含一價陽離子(即，溶解時具有+1氧化還原態(tài)的陽離子)的鹽。一價鹽的實例包括但不限于包含鈉、鉀、鋰、銣、銫和鈁的那些。在某些實施方案中，一價鹽包含一價陰離子，例如氯、溴、氟和碘。一價鹽的實例包括但不限于：氯化鈉(nacl)、溴化鈉(nabr)、氯化鉀(kcl)、溴化鉀(kbr)、碳酸鈉(na2co3)、硫酸鈉(na2so4)等。

根據(jù)某些實施方案，由脫鹽設(shè)備產(chǎn)生的濃縮含鹽流包含相對高的量的溶解鹽。例如，在一些實施方案中，由脫鹽設(shè)備產(chǎn)生的濃縮含鹽流包含溶解鹽，使得濃縮含鹽流在60°f下的密度為約9磅/加侖至約11磅/加侖、約9.5磅/加侖至約10.5磅/加侖或約9.8磅/加侖至約10.2磅/加侖。在一些實施方案中，由脫鹽設(shè)備產(chǎn)生的濃縮含鹽流包含溶解鹽，使得其在60°f下的密度為約10磅/加侖。

濃縮含鹽流還可包含相對大量的溶解的成垢鹽。在某些實施方案中，由脫鹽設(shè)備產(chǎn)生的濃縮含鹽流包含溶解的成垢鹽，使得濃縮含鹽流相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)(在以下更詳細(xì)地討論)為至少約0.9。在一些實施方案中，由脫鹽設(shè)備產(chǎn)生的濃縮含鹽流包含溶解的成垢化合物，使得濃縮含鹽流相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)為至少約0.9且小于約1.0。

在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備也可產(chǎn)生含水流，其比供給到脫鹽設(shè)備中的流包含更低濃度的溶解鹽(例如，溶解一價鹽)。例如，在圖1中，脫鹽設(shè)備102可以配置成產(chǎn)生含水流108，其比供給到脫鹽設(shè)備102中的水性進(jìn)料流104包含更少的溶解鹽(例如，更少的溶解一價鹽)。

可如下對脫鹽設(shè)備進(jìn)行操作。某些實施方案包括在脫鹽設(shè)備內(nèi)從含鹽水性進(jìn)料流中去除水，以產(chǎn)生含水流和相對于含鹽水性進(jìn)料流富含溶解一價鹽的濃縮含鹽流。例如，參照圖1，可將水性進(jìn)料流104輸送至脫鹽設(shè)備102中，在脫鹽設(shè)備102中，從水性進(jìn)料流(例如，包含一種或更多種溶解一價鹽)中去除水以產(chǎn)生濃縮含鹽流106。在一些實施方案中，相對于水性進(jìn)料流(例如，含鹽水性進(jìn)料流)，濃縮含鹽流富含溶解一價鹽。對脫鹽設(shè)備進(jìn)行操作還可產(chǎn)生含水流，其包含比供給到脫鹽設(shè)備中的流內(nèi)存在的溶解一價鹽更少的溶解一價鹽。例如，在圖1中，從水性進(jìn)料流104中去除水可產(chǎn)生含水流108，其包含比進(jìn)料流104內(nèi)存在的溶解一價鹽更少的溶解一價鹽。

在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備配置成產(chǎn)生包含相對高純度的水的流。例如，在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備產(chǎn)生包含量為至少約75重量％、至少約85重量％、至少約95重量％、至少約99重量％、至少約99.9重量％或至少約99.99重量％(和/或最多至約99.999重量％或者更多(在某些實施方案中))的水的流(例如，圖1中的含水流108)。

各種類型的脫鹽設(shè)備可用于本文所述的實施方案中。在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備包括加濕-除濕脫鹽設(shè)備。

圖2為示例性脫鹽設(shè)備102的示例圖，所述脫鹽設(shè)備102可與本文中所述的某些本發(fā)明的系統(tǒng)和方法聯(lián)合使用。如下所述，圖2中的脫鹽設(shè)備102包括加濕器和除濕器。圖2中的脫鹽設(shè)備102也可稱為加濕-除濕脫鹽設(shè)備。

在圖2的示例性實施方案中，脫鹽設(shè)備102包括加濕器206，其可以配置成接收流104(其可對應(yīng)于，例如圖1中的流104)。加濕器206還可配置成接收氣態(tài)流208。氣態(tài)流208可包含能夠攜帶水蒸汽的任何氣體。例如，氣態(tài)流208可包含空氣、氮氣、氧氣、稀有氣體(例如，氦氣、氬氣等)和/或任何其他適合的氣體。在一些實施方案中，加濕器206可以配置成使水從水性進(jìn)料流104蒸發(fā)到氣態(tài)流208中以產(chǎn)生經(jīng)加濕的氣態(tài)流210和濃縮含鹽流106。

在圖2的示例性實施方案中，脫鹽設(shè)備102還包括與加濕器206流體連接的除濕器212。除濕器212可以配置成使至少一部分水從氣態(tài)流210中凝結(jié)以產(chǎn)生含水流108和經(jīng)除濕的氣態(tài)流208。

在某些實施方案中，除濕器與加濕器直接流體連接。例如，在圖2中，除濕器212(經(jīng)由流210和流208)與加濕器206直接流體連接。在另一些實施方案中，可將加濕器和除濕器布置成使得其彼此流體連接，但不是彼此直接流體連接。

可如下對加濕-除濕脫鹽設(shè)備進(jìn)行操作。在一些實施方案中，從供給到脫鹽設(shè)備的流(例如，離子減少流和/或供給到脫鹽設(shè)備中的另一流)中去除水以產(chǎn)生相對于進(jìn)料流富含溶解一價鹽的濃縮含鹽流。濃縮含鹽流可以例如通過對氣態(tài)流進(jìn)行加濕來產(chǎn)生。這可以例如通過將包含至少一種溶解鹽(例如，溶解一價鹽)的進(jìn)料流輸送至加濕器中來實現(xiàn)。例如，參照圖2，可將包含至少一種溶解鹽(例如，至少一種溶解一價鹽)的流104和氣態(tài)流208供給到加濕器206中。在某些實施方案中，對氣態(tài)流進(jìn)行加濕包括使氣態(tài)流與供給到脫鹽單元的水性含鹽流在加濕器內(nèi)接觸以使至少一部分水從水性含鹽進(jìn)料流中蒸發(fā)到氣態(tài)流中。例如，在圖2中，可以在加濕器206內(nèi)使來自水性進(jìn)料流104的水蒸發(fā)到氣態(tài)流208中以產(chǎn)生經(jīng)加濕的氣態(tài)流210(其可包含水蒸汽)和濃縮含鹽流106?？蓪饪s含鹽流106從脫鹽設(shè)備輸送出去并輸送至下游的處理設(shè)備中。

在一些實施方案中，在將水性進(jìn)料流輸送至加濕器之前，可使?jié)饪s含鹽流的至少一部分與水性進(jìn)料流混合。例如，在圖2中，可使?jié)饪s含鹽流106的一部分經(jīng)由流224再循環(huán)并與水性進(jìn)料流104混合，以在流222內(nèi)形成混合物。然后可將流222輸送通過換熱器218和/或換熱器216(在以下更詳細(xì)地描述)并且最終輸送至加濕器206中。在一些這樣的實施方案中，可在加濕器206內(nèi)使水從流104和流224二者中蒸發(fā)。但是，不需要使?jié)饪s含鹽流再循環(huán)，并且在另一些實施方案中，水性進(jìn)料流直接供給到加濕器中。例如，參照圖2，在一些實施方案中，沒有濃縮含鹽流106通過224進(jìn)行輸送。在一些這樣的實施方案中，流222的內(nèi)容物對應(yīng)于流104的內(nèi)容物。

一些實施方案包括將氣態(tài)流輸送至除濕器并且使氣態(tài)流內(nèi)的至少一部分水凝結(jié)。例如，參照圖2，可將經(jīng)加濕的氣態(tài)流210輸送至除濕器212中，其中水可以凝結(jié)以形成含水流108和經(jīng)除濕的氣態(tài)流208。在某些實施方案(包括圖2所示的該組實施方案)中，可將至少一部分經(jīng)除濕的氣態(tài)流再循環(huán)至加濕器206(例如，在封閉回路中)并用于從供給到加濕器的水溶液中去除水。在另一些實施方案中，可將來自除濕器的經(jīng)除濕的流輸送至系統(tǒng)內(nèi)的其他地方和/或排出。

加濕器可具有允許將水從脫鹽進(jìn)料流轉(zhuǎn)移至氣態(tài)流的任何配置。在某些實施方案中，加濕器包括容器(例如，不銹鋼罐或其他容器)。加濕器容器可包括配置成接收水性含鹽進(jìn)料流(例如，圖1和圖2中的水性進(jìn)料流104)的第一輸入端和配置成接收氣態(tài)流(水從水性含鹽進(jìn)料流中蒸發(fā)至所述氣態(tài)流中)的第二輸入端。

在一些實施方案中，加濕器包括配置成產(chǎn)生水性含鹽流的液滴的裝置(當(dāng)將水性含鹽進(jìn)料流輸送經(jīng)過該裝置時)。例如，可將噴嘴、凹口槽形分配器或其他噴射裝置設(shè)置在加濕器的頂部以使得水性進(jìn)料流作為液滴(例如，噴射)向下分布到加濕器的底部。使用液體分布裝置(例如，噴射裝置)可增加供給到加濕器中的水性含鹽流與氣態(tài)流(水從水性含鹽流中輸送至所述氣態(tài)流中)之間的接觸程度。在一些這樣的實施方案中，可以以相對于輸送水性含鹽流的方向的逆流方向輸送氣態(tài)流。例如，可將氣態(tài)流輸入加濕器的底部，經(jīng)過加濕器容器，并從加濕器的頂部輸出。在某些實施方案中，在加濕器的底部或底部附近收集沒有從水性含鹽進(jìn)料流輸送到氣態(tài)流中的剩余部分的水，并將其作為濃縮含鹽流(例如，圖1和圖2中的濃縮含鹽流106)輸送出加濕器(并且輸送出水處理系統(tǒng))。

在某些實施方案中，可在加濕步驟之前和/或期間加熱加濕器206、水性進(jìn)料流104、流222(其可不同于流104，例如，當(dāng)采用經(jīng)由流224進(jìn)行再循環(huán)時)和/或氣態(tài)流208。加熱這些流中的一個或更多個可增加在加濕器內(nèi)水從水性含鹽進(jìn)料流轉(zhuǎn)移至氣態(tài)流中的程度。根據(jù)某些實施方案，可使用換熱器進(jìn)行所述加熱。

根據(jù)某些實施方案，在將供給至加濕器的含鹽水性進(jìn)料流供給至加濕器之前，可通過至少一個換熱器對其進(jìn)行加熱。在一些實施方案中，換熱器可以配置成將來自換熱器流的熱傳遞至含鹽水性進(jìn)料流(例如，直接傳遞至流104和/或當(dāng)采用經(jīng)由流224進(jìn)行再循環(huán)時，傳遞至流222)。在一些這樣的實施方案中，在將含鹽水性進(jìn)料流供給至加濕器之前，可使用至少一個換熱器將來自液體流的熱傳遞至含鹽水性進(jìn)料流。例如，在一些實施方案中，水處理系統(tǒng)的脫鹽設(shè)備包括換熱器，其用于將來自脫鹽設(shè)備外部的熱源(例如鍋爐)加熱的液體的熱傳遞至含鹽水性進(jìn)料流。作為一個實例，圖2中的脫鹽設(shè)備102包括任選的換熱器216，其可用于在將含鹽水性進(jìn)料流104供給至加濕器206之前，將來自液體流214的熱傳遞至流222(流222包含含鹽水性進(jìn)料流104的至少一部分，以及任選地，當(dāng)進(jìn)行再循環(huán)時其包含一些濃縮含鹽流106)。可以例如使用鍋爐或脫鹽設(shè)備102外部的任何其他合適的熱源加熱液體流214。通常，使流214與流222(流222包含含鹽水性進(jìn)料流104的至少一部分，以及任選地，當(dāng)進(jìn)行再循環(huán)時其包含一些濃縮含鹽流106)在換熱器216內(nèi)彼此保持流體隔離，使得流的內(nèi)容物基本上不混合，但是熱在其間傳遞。

作為另一個實例，在一些實施方案中，水處理系統(tǒng)的脫鹽設(shè)備包括換熱器，其用于將來自由脫鹽設(shè)備內(nèi)部的熱源加熱的液體的熱傳遞至含鹽水性進(jìn)料流。例如，圖2中的脫鹽設(shè)備102包括任選的換熱器218，其可用于在將含鹽水性進(jìn)料流104供給至加濕器206之前，將來自含水流108的熱傳遞至流222(其包含含鹽水性進(jìn)料流104的至少一部分，以及任選地，當(dāng)進(jìn)行再循環(huán)時其包含一些濃縮含鹽流106)。含水流108內(nèi)的水可例如由于與氣態(tài)流210內(nèi)的水在除濕器212中的凝結(jié)相關(guān)的凝結(jié)潛熱而被加熱。根據(jù)某些實施方案，以這種方式，可使用任選的換熱器218來回收可能從脫鹽設(shè)備102中損失的熱。通常，使流222(其包含含鹽水性進(jìn)料流104的至少一部分，以及任選地，當(dāng)進(jìn)行再循環(huán)時其包含一些濃縮含鹽流106)與流108在換熱器218內(nèi)彼此保持流體隔離，使得流的內(nèi)容物基本上不混合，但是熱在其間傳遞。

根據(jù)某些實施方案，使用第一換熱器將來自脫鹽設(shè)備內(nèi)部的熱源的熱傳遞至含鹽水性進(jìn)料流，隨后使用第二換熱器將來自脫鹽設(shè)備外部的熱源的熱傳遞至含鹽水性進(jìn)料流。例如，在圖2中，將流222(其包含水性進(jìn)料流104的至少一部分，以及任選地，當(dāng)進(jìn)行再循環(huán)時其包含一些濃縮含鹽流106)輸送至第一換熱器218中，第一換熱器218用于將來自脫鹽設(shè)備內(nèi)的熱源(例如，流108)的熱傳遞至水性進(jìn)料流104(經(jīng)由流222)。隨后，將流222(其包含水性進(jìn)料流104的至少一部分)輸送至第二換熱器216中，第二換熱器216用于將來自脫鹽設(shè)備外部的熱源(例如流214)的熱傳遞至水性進(jìn)料流104(經(jīng)由流222)。盡管圖2中示出了兩個換熱器，但是并非所有實施方案都包括兩個換熱器，并且在一些實施方案中，在脫鹽設(shè)備102中僅包括換熱器216，或者在脫鹽設(shè)備102中僅包括換熱器218。

在某些實施方案中，用于將來自第一液體的熱傳遞至含鹽水性進(jìn)料流的換熱器與加濕器直接流體連接。例如，在圖2中，在一些實施方案中，可以對換熱器216進(jìn)行配置和/或操作，使得其與加濕器206直接流體連接。在一些實施方案中，可以對換熱器218進(jìn)行配置和/或操作，使得其與加濕器206直接流體連接。

在一些實施方案中，在加濕器與用于將來自第一液體的熱傳遞至含鹽水性進(jìn)料流的換熱器之間，含鹽水性進(jìn)料流的組分的相對豐度變化均不超過5％。例如，在圖2中，根據(jù)一些實施方案，可以對換熱器216和加濕器206進(jìn)行布置和/或操作，使得在換熱器216與加濕器206之間，流222(其包含含鹽水性進(jìn)料流104的至少一部分)的組分的相對豐度變化均不超過5％。類似地，參照圖2，根據(jù)某些實施方案，可以對換熱器218和加濕器206進(jìn)行布置和/或操作，使得在換熱器218與加濕器206之間，流222(其包含含鹽水性進(jìn)料流104的至少一部分)的組分的相對豐度變化均不超過5％。

可使用本領(lǐng)域已知的任何換熱器來進(jìn)行本文所述的熱傳遞操作。在一些實施方案中，換熱器可以是液-液換熱器(即，可用于將熱從一個液體傳遞至另一個液體的換熱器)。合適的換熱器的實例包括但不限于殼-管式換熱器、管-管式換熱器、板式換熱器、板-殼式換熱器、板-框式換熱器等。

在一些實施方案中，加濕器206包括填充材料(例如，聚氯乙烯(pvc)填充材料或其他類似材料)。填充物可以促進(jìn)加濕器內(nèi)的水性含鹽流與氣態(tài)流之間的增強的直接接觸。

加濕器可具有任何尺寸，其通常取決于系統(tǒng)中采用的加濕器單元的數(shù)目和待脫鹽的水性含鹽溶液的總流率。在某些實施方案中，水處理系統(tǒng)中使用的加濕器的總體積可為至少約1升、至少約10升或至少約100升(和/或最多至約1,000,000升或者更多(在一些實施方案中))。

除濕器可具有允許水從供給到除濕器中的含蒸汽的氣態(tài)流中凝結(jié)的任何配置。在某些實施方案中，除濕器包括容器(例如，不銹鋼罐或其他容器)。除濕器容器可包括配置成接收含水蒸汽的氣態(tài)進(jìn)料流(例如，圖2中的經(jīng)加濕的氣態(tài)流210)的第一輸入端。除濕器容器可包括配置成輸出經(jīng)除濕的氣態(tài)流(例如，圖2中的氣態(tài)流208)的第一輸出端和配置成輸出包含相對高百分比的水的含水流(例如，圖1和圖2中的含水流108)的第二輸出端。

在某些實施方案中，可將相對冷的含水流輸送至除濕器中。輸送至除濕器中的相對冷的含水流可充當(dāng)冷卻源，其可在經(jīng)加濕的氣態(tài)流被輸送至除濕器之后使水蒸汽從經(jīng)加濕的氣態(tài)流中凝結(jié)。例如，參照圖2，流228可相當(dāng)于相對冷的含水流?？蓪⒘?28輸送至除濕器212中。流228相對低的溫度可充當(dāng)用于除濕器212的冷卻源，并且可以使來自經(jīng)加濕的氣態(tài)流210的可凝結(jié)水蒸汽凝結(jié)。在一些實施方案中，可使來自流228的水與凝結(jié)水(來自經(jīng)加濕的氣態(tài)流210中的水蒸汽)合并，隨后經(jīng)由流108輸送出加濕器。在某些實施方案中，來自水蒸汽凝結(jié)和/或經(jīng)加濕的氣態(tài)流210的冷卻的潛熱和/或顯熱可經(jīng)由流108從除濕器212中移除。

在一些實施方案中，并且如本文其他地方所述，可使用換熱器218從流108中回收熱。在一些實施方案中，在該熱回收步驟之后，將流108內(nèi)的至少一部分水從脫鹽設(shè)備中移除作為相對純凈的含水流(例如，經(jīng)由圖2中的流232)。在某些實施方案中，從脫鹽設(shè)備中移除的相對純凈的水產(chǎn)物(例如，經(jīng)由流232)的量基本上等于(例如，在5重量％以內(nèi))除濕器212中從經(jīng)加濕的氣態(tài)流210中凝結(jié)的水的量。

在某些實施方案中，將流108的至少一部分再循環(huán)至除濕器212中。例如，在圖2中，可將流108的至少一部分經(jīng)由流230循環(huán)至流228并與流228混合?？蛇M(jìn)行這樣的再循環(huán)，例如以向加濕器提供冷卻。在某些實施方案中，流230直接再循環(huán)至流228而不進(jìn)行另外的冷卻。在另一些實施方案中，可在與流228混合之前對流230進(jìn)行冷卻。在一些實施方案中，不向從除濕器的出口再循環(huán)至除濕器的入口的水流中添加另外的水。例如，參照圖2，在一些實施方案中，不存在流228，并且流230直接輸送至除濕器212中而不添加另外的水。在另一些實施方案中，不使水再循環(huán)至除濕器。例如，參照圖2，在一些實施方案中，不存在流230，并且僅使用流228。

在某些實施方案中，除濕器配置成使得氣態(tài)流在除濕器內(nèi)直接接觸液體。在一些實施方案中，加濕器配置成使得氣態(tài)流直接接觸加濕器內(nèi)的含鹽水性進(jìn)料流。在一些實施方案中，可能有利的是將加濕器和/或除濕器配置成使得氣態(tài)流與液體流(例如在除濕器的情況下的凝結(jié)液體流，以及在加濕器的情況下的含鹽水性進(jìn)料流)之間保持直接接觸，因為在一些這樣的實施方案中，向氣相的熱傳遞可得到增強。這樣的布置可導(dǎo)致來自氣相的水蒸汽在除濕器中更能量有效的凝結(jié)和/或來自含鹽水性進(jìn)料流的水蒸汽在加濕器中更能量有效的蒸發(fā)。

在某些實施方案中，除濕器包括鼓泡塔凝結(jié)器。例如，參照圖2，可將來自加濕器206的經(jīng)加濕的氣態(tài)流210輸送至除濕器212的底部，之后，可使流210的內(nèi)容物與凝結(jié)液體在除濕器212的底部接觸。由于經(jīng)加濕的氣態(tài)流210的內(nèi)容物被輸送經(jīng)過除濕器212內(nèi)的液體，可以使至少一部分水蒸汽凝結(jié)并保持在除濕器的底部?？山?jīng)由含水流108將在除濕器底部的凝結(jié)水輸送出除濕器，并且可經(jīng)由流208將經(jīng)除濕的氣體輸送出除濕器的頂部。

除濕器可包括液體和含蒸汽的氣體在其中接觸的單個級板，或者液體和含蒸汽的氣體在其上接觸的多個級板。鼓泡塔凝結(jié)器的各個級板可包括在級板底部的氣泡發(fā)生器，例如篩板。在操作期間，凝結(jié)液體可在氣泡發(fā)生器上方聚集，并且可通過使氣態(tài)流經(jīng)過氣泡發(fā)生器來使經(jīng)加濕的氣態(tài)流鼓泡經(jīng)過凝結(jié)液體。

在其中多級鼓泡塔凝結(jié)器用作除濕器的某些實施方案中，可將第一級的入口耦接至含蒸汽的氣體源并且將第一級的出口耦接至第二級的入口?？刹贾妙~外的級板使得在前級板的出口流體耦接至在后級板的入口，并且最后級板的出口可用作凝結(jié)器的出口(例如，圖2中的氣態(tài)流208源自所述凝結(jié)器的出口)。

可用作本文中所述的某些系統(tǒng)和方法中的除濕器的適合的鼓泡塔凝結(jié)器包括在以下中描述的那些：govindan等人以美國專利申請序列號13/548,166于2012年7月12日提交的并且題為“bubble-columnvapormixturecondenser”的美國專利公開號2013/0075940；于2014年9月12日提交的并且題為“systemsincludingacondensingapparatussuchasabubblecolumncondenser”的美國專利申請?zhí)?4/485,606；于2014年9月23日提交的并且題為“desalinationsystemsandassociatedmethods”的美國專利申請?zhí)?4/494,101，其各自通過引用整體并入本文用于所有目的。

除濕器可具有任何尺寸，其通常取決于水處理系統(tǒng)中采用的除濕單元的數(shù)目和待脫鹽的水性含鹽溶液的總流率。在某些實施方案中，在水處理系統(tǒng)中使用的除濕器的總體積可為至少約1升、至少約10升或至少約100升(和/或最多至約1,000,000升或更多(在一些實施方案中))。

可在任何合適的溫度和/或壓力下操作加濕-除濕設(shè)備。在一些實施方案中，在低于1個大氣壓的壓力下操作加濕-除濕脫鹽設(shè)備。

應(yīng)理解，本文中所述的本發(fā)明的系統(tǒng)和方法并不限于包括加濕/除濕脫鹽設(shè)備的那些，并且在另一些實施方案中，可采用其他脫鹽設(shè)備類型。在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備包括機械蒸汽壓縮設(shè)備。在一些實施方案中，機械蒸汽壓縮設(shè)備在壓縮設(shè)備兩側(cè)的壓力比為1.1或更高。根據(jù)某些實施方案，機械蒸汽壓縮設(shè)備包括葉片壓縮裝置和/或軸向壓縮裝置。在某些實施方案中，脫鹽設(shè)備包括正向滲透脫鹽設(shè)備。在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備包括真空蒸餾脫鹽設(shè)備。

在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備包括混合脫鹽設(shè)備，其包括第一脫鹽單元和第二脫鹽單元。在某些實施方案中，在混合脫鹽設(shè)備中，第一單元為反滲透單元，而第二單元為加濕-除濕脫鹽設(shè)備。加濕-除濕脫鹽設(shè)備可以具有上述任何特性。例如，在一些實施方案中，在低于1個大氣壓的壓力下操作加濕-除濕脫鹽設(shè)備。在某些實施方案中，加濕-除濕脫鹽設(shè)備包括包含鼓泡塔凝結(jié)器的除濕器。在一些實施方案中，加濕-除濕脫鹽設(shè)備包括多個管，其配置成離散地改變加濕器和/或除濕器中間點處的空氣質(zhì)量流量與液體質(zhì)量流量之比。

在某些實施方案中，在混合脫鹽設(shè)備中，第一單元為反滲透單元，而第二單元為機械蒸汽壓縮設(shè)備。機械蒸汽壓縮設(shè)備可具有上述任何特性。例如，在一些實施方案中，機械蒸汽壓縮設(shè)備在壓縮設(shè)備兩側(cè)的壓力比為1.1或更高。在某些實施方案中，機械蒸汽壓縮設(shè)備包括葉片壓縮裝置和/或軸向壓縮裝置。

在某些實施方案中，在混合脫鹽設(shè)備中，第一單元包括反滲透單元，而第二單元為多效蒸餾設(shè)備。在某些實施方案中，在混合脫鹽設(shè)備中，第一單元為反滲透單元，而第二單元為多級閃蒸設(shè)備。在某些實施方案中，在混合脫鹽設(shè)備中，第一單元為反滲透單元，而第二單元為真空蒸餾設(shè)備。在某些實施方案中，在混合脫鹽設(shè)備中，第一單元為反滲透單元，而第二單元為膜蒸餾設(shè)備。在一些這樣的實施方案中，膜蒸餾設(shè)備是多級的。

無論脫鹽設(shè)備的具體形式如何，脫鹽設(shè)備通常包括濃縮器。脫鹽設(shè)備的濃縮器是指脫鹽設(shè)備的如下區(qū)域，其中將水從進(jìn)入的含鹽流中去除，以產(chǎn)生更濃縮形式的包含鹽的流。例如，在加濕-除濕脫鹽設(shè)備中，加濕器相當(dāng)于濃縮器。在正向滲透或反滲透脫鹽設(shè)備中，滲透膜的滲余物側(cè)相當(dāng)于濃縮器。在真空蒸餾脫鹽設(shè)備中，被施加真空的體積相當(dāng)于濃縮器。在機械蒸汽壓縮脫鹽設(shè)備中，蒸發(fā)器相當(dāng)于濃縮器。鑒于本公開內(nèi)容提供的理解，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能夠確定給定脫鹽系統(tǒng)中相當(dāng)于濃縮器的部分。

如上所述，某些實施方案涉及選擇和/或改變(例如，控制)水處理系統(tǒng)的一個或更多個參數(shù)，使得垢在水處理系統(tǒng)的特定位置形成，在本文中也稱為“選擇性結(jié)垢”。某些實施方案包括由于包含成垢離子的溶液的物理和/或熱力學(xué)特性的變化而形成固體垢。在一些實施方案中，選擇性結(jié)垢包括選擇和/或改變?nèi)芤旱囊环N或更多種物理和/或熱力學(xué)特性以引起溶液形成垢。

結(jié)垢是本領(lǐng)域已知的現(xiàn)象。通常，結(jié)垢包括在具有與垢不同的化學(xué)組分的表面上形成固體鹽(“垢”)，并且所述表面不與流體(垢從其中沉積)一起輸送。例如，在加濕器運行期間流經(jīng)加濕器的流體的固體鹽在加濕器的壁上和/或在填充材料(其保持包含在加濕器中)的表面上的沉積被認(rèn)為是結(jié)垢。另一方面，在加濕器運行期間輸入并輸出加濕器的懸浮固體上形成固體鹽則不被認(rèn)為是結(jié)垢。作為另一個實例，成垢離子的沉淀(其中成垢離子在如下所述的離子去除設(shè)備內(nèi)的液體中沉淀)也不被認(rèn)為是結(jié)垢。

在水處理系統(tǒng)內(nèi)垢的形成可包括多種類型的垢中任一種的形成。在一些實施方案中，在水處理系統(tǒng)中選擇性形成的垢包括包含mg²⁺、ca²⁺、sr²⁺和/或ba²⁺中的至少一種的鹽。在某些實施方案中，在水處理系統(tǒng)中選擇性形成的垢包括包含以下中的至少一種的鹽：碳酸根陰離子(co3^2-)、碳酸氫根陰離子(hco3^-)、硫酸根陰離子(so4^2-)、硫酸氫根陰離子(hso4^-)、溶解氧化硅(例如sio2(oh)2^2-、sio(oh)^3-、(sio3^2-)n等)和氫氧根離子(oh^-)。在一些實施方案中，在水處理系統(tǒng)中選擇性形成的垢為這樣的鹽，其包含mg²⁺、ca²⁺、sr²⁺和/或ba²⁺中的至少一種以及碳酸根陰離子(co3^2-)、碳酸氫根陰離子(hco3^-)、硫酸根陰離子(so4^2-)、硫酸氫根陰離子(hso4^-)、溶解氧化硅(例如sio2(oh)2^2-、sio(oh)^3-、(sio3^2-)n)中的至少一種。在一些實施方案中，在水處理系統(tǒng)中選擇性形成的垢包括這樣的鹽，其包含mg²⁺、ca²⁺、sr²⁺和/或ba²⁺中的至少一種以及碳酸根陰離子(co3^2-)、碳酸氫根陰離子(hco3^-)、硫酸根陰離子(so4^2-)和硫酸氫根陰離子(hso4^-)中的至少一種。在某些實施方案中，在水處理系統(tǒng)中選擇性形成的垢包括包含鍶(例如sr²⁺)的鹽，例如硫酸鍶。

在某些實施方案中，可以控制結(jié)垢的位置。例如，在某些實施方案中，可以在脫鹽設(shè)備內(nèi)選擇性地形成垢。在一些這樣的實施方案中，可以在脫鹽設(shè)備的濃縮器(例如，加濕器)內(nèi)選擇性地形成垢(例如，在加濕器內(nèi)的填充物上或其他濃縮器上)。根據(jù)某些實施方案，控制結(jié)垢的位置可以使水處理系統(tǒng)內(nèi)不期望的位置中發(fā)生結(jié)垢的量減少或消除。例如，在某些實施方案中，可以控制水處理系統(tǒng)的特性，使得在所選擇的區(qū)域(也稱為“結(jié)垢區(qū)”)內(nèi)發(fā)生選擇性結(jié)垢。在一些這樣的實施方案中，大部分(或基本上所有)的結(jié)垢發(fā)生在結(jié)垢區(qū)內(nèi)。如上所述，控制在水處理系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生結(jié)垢的位置還可使由結(jié)垢引起的負(fù)面影響減少，而不必顯著降低結(jié)垢的總體程度或完全消除結(jié)垢，完全消除結(jié)垢通常需要從進(jìn)水中完全去除成垢離子，是能量和成本密集的過程。

根據(jù)一些實施方案，可以通過選擇和/或操縱至少一個參數(shù)來控制垢在水處理系統(tǒng)內(nèi)的形成，以控制各種溶解的化合物的飽和水平。在某些實施方案中，可以選擇和/或控制水處理系統(tǒng)的一個或更多個物理和/或熱力學(xué)特性，從而選擇性地形成垢。一些實施方案包括選擇和/或操縱含鹽水性進(jìn)料流(和/或離子減少流，當(dāng)存在離子交換時)的溫度和/或流速，以在結(jié)垢區(qū)內(nèi)選擇性地形成垢。這可以例如通過如下來實現(xiàn)：選擇和/或操縱含鹽水性進(jìn)料流的溫度和/或流速，使得含鹽水性進(jìn)料流相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)為1.0或更大。一些實施方案包括選擇和/或操縱含鹽水性進(jìn)料流的溫度和/或流速，使得含鹽水性進(jìn)料流相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)隨著含鹽水性進(jìn)料流被輸送通過脫鹽設(shè)備(例如，通過脫鹽設(shè)備的濃縮器(如加濕器))而增加。一些實施方案包括選擇和/或操縱含鹽水性進(jìn)料流的溫度和/或流速，使得含鹽水性進(jìn)料流相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)從低于1.0的第一值增加至高于1.0的第二值。某些實施方案包括選擇和/或操縱含鹽水性進(jìn)料流的溫度和/或流速，使得含鹽水性進(jìn)料流相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)從高于1.0的第一值增加至比高于1.0更高的第二值。

如下計算特定溶液相對于其成垢化合物的過飽和指數(shù)。首先，計算溶液內(nèi)各成垢化合物的過飽和水平。對于各溶解的成垢化合物(即，陽離子和陰離子對)，通過將溶劑中存在的化合物的量除以操作溫度、操作壓力和操作流速下該化合物在溶劑中的飽和極限來計算過飽和水平，忽略可能存在的任何共溶劑影響。當(dāng)溶液中溶解的化合物的量處于使得任何添加量的該化合物均不溶于溶液的水平時，認(rèn)為特定化合物處于飽和極限(并且稱該溶液相對于該特定化合物是飽和的)。相對于特定化合物的飽和水平為1.0的溶液被稱為相對于該化合物是飽和的，而飽和水平大于1.0的溶液被稱為相對于該化合物是過飽和的。

如果成垢化合物的陰離子或陽離子之一以超過化學(xué)計量而存在，則溶解在溶劑中的化合物的量根據(jù)化學(xué)計量限制離子來確定。例如，如果溶液包含過量的鈣陽離子和化學(xué)計量限制量的硫酸根陰離子，則溶解在溶液中的硫酸鈣的量相當(dāng)于如果溶液中所有的硫酸根陰離子與可用的鈣陽離子形成固體沉淀物，所形成的硫酸鈣的量。

在計算了溶液內(nèi)各成垢化合物的過飽和水平之后，總?cè)芤旱倪^飽和指數(shù)被確定為溶液中存在的所有溶解的成垢化合物的最高過飽和水平。

作為一個說明性實例，溶液可包含溶解的鈣和鉀陽離子及溶解的碳酸根和硫酸根陰離子。為了計算這種溶液的過飽和指數(shù)，可以計算溶液中碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鉀和硫酸鉀各自的過飽和水平。溶液的過飽和指數(shù)將對應(yīng)于碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鉀和硫酸鉀中最大的過飽和水平。

含鹽水性進(jìn)料流的過飽和指數(shù)的控制可以例如通過選擇和/或調(diào)節(jié)含鹽水性進(jìn)料流的溫度來實現(xiàn)。一些實施方案包括將熱能傳遞至含鹽水性進(jìn)料流(和/或離子減少流，當(dāng)上游存在離子交換時)以形成垢。例如，在一些情況下，離子的溶解度隨著溶液溫度的升高而降低。在一些這樣的情況下，將熱能傳遞至溶液可能導(dǎo)致溶液從亞飽和狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài)，之后固體垢可在暴露于溶液的表面上形成。在某些實施方案中，熱能可例如經(jīng)由冷卻從含鹽水性進(jìn)料流(和/或離子減少流，當(dāng)上游存在離子交換時)傳遞出來，以在結(jié)垢區(qū)內(nèi)形成垢。例如，當(dāng)溶解在溶液中的化合物的溶解度隨溫度降低而降低時，可以進(jìn)行含鹽流的熱能的這種向外傳遞。

含鹽水性流的溫度選擇和/或控制可以使用任何合適的溫度選擇和/或控制設(shè)備來進(jìn)行。在一些實施方案中，可以使用加熱器向含鹽水性流提供熱能(這可以維持和/或增加含鹽水性流的溫度)。在某些實施方案中，可以使用換熱器(例如，管-殼式換熱器、熱電裝置(例如，珀爾帖裝置)或任何其他合適類型的換熱器)來向含鹽水性流提供熱能和/或?qū)崮軓暮}水性流中輸送出去(這可導(dǎo)致含鹽水性流溫度的保持、增加和/或降低)。還可以使用適合于選擇和/或操縱液體流中的溫度的其他設(shè)備。

已確定，可利用含鹽水性流的流速來影響溶解的成垢化合物從含鹽水性流中作為垢沉積到暴露于含鹽水性流的表面上的程度，并且因此，流速可用于控制由包含溶解的成垢鹽的液體發(fā)生結(jié)垢的程度。因此，某些實施方案包括選擇和/或控制水性流的流速以控制結(jié)垢(以及在一些實施方案中，隨后的垢去除)。例如，在某些實施方案中，可以選擇和/或控制水性含鹽流的流速，使得在水處理系統(tǒng)內(nèi)形成垢。在一些實施方案中，在水處理系統(tǒng)內(nèi)的指定結(jié)垢區(qū)(例如，在水處理系統(tǒng)的脫鹽設(shè)備內(nèi)，如在脫鹽設(shè)備的濃縮器內(nèi)(例如，加濕器)和/或脫鹽設(shè)備的含填充物的容器內(nèi))形成垢。在一些這樣的實施方案中，在水處理系統(tǒng)的結(jié)垢區(qū)之外很少或沒有結(jié)垢。

一些實施方案包括通過如下選擇性地引起結(jié)垢：操作水處理系統(tǒng)，使得脫鹽設(shè)備內(nèi)的含鹽水性進(jìn)料流的流速低于水處理系統(tǒng)中其他地方的含鹽水性進(jìn)料流的流速。在某些實施方案中，操作水處理系統(tǒng)，使得脫鹽設(shè)備的濃縮器(例如脫鹽設(shè)備的加濕器)內(nèi)的含鹽水性流的流速低于水處理系統(tǒng)中其他地方的含鹽水性流的流速。在某些實施方案中，操作水處理系統(tǒng)，使得含填充物的容器內(nèi)(例如在濃縮器(如加濕器)內(nèi)和/或在水處理系統(tǒng)中其他地方的含填充物的另一容器內(nèi))的含鹽水性流的流速低于水處理系統(tǒng)中其他地方的含鹽水性流的流速?？梢砸远喾N方式實現(xiàn)確定低流速的含鹽水性流和/或降低含鹽水性流的流速。例如，在某些實施方案中，可以改變用于輸送含鹽水性流的泵的通過量，以調(diào)節(jié)含鹽水性流的流速。在一些情況下，可將含鹽水性流從具有相對小的截面直徑的管輸送至具有相對大的截面直徑的管，使得含鹽水性流的線性流速降低。在一些這樣的實施方案中，可以開動一個或更多個閥，之后，含鹽水性流被輸送通過管，該管的截面直徑大于開動一個或更多個閥門之前含鹽水性流被輸送通過的管。在一些實施方案中，含鹽水性流的流速可通過將含鹽水性流輸送至保持容器中而降低。

選擇性結(jié)垢可以在水處理系統(tǒng)的任何合適的區(qū)域中實現(xiàn)。在一些實施方案中，至少一部分結(jié)垢發(fā)生在脫鹽設(shè)備內(nèi)。例如，參照圖1，至少一部分結(jié)垢可發(fā)生在區(qū)域220內(nèi)，在脫鹽設(shè)備102占據(jù)的體積內(nèi)。在一些實施方案中，至少一部分結(jié)垢發(fā)生在脫鹽設(shè)備的濃縮器內(nèi)，例如在脫鹽設(shè)備的加濕器內(nèi)。例如，參照圖2，至少一部分結(jié)垢可發(fā)生在加濕器206內(nèi)，如結(jié)垢區(qū)220所示。在一些實施方案中，至少一部分結(jié)垢發(fā)生在含填充物的體積內(nèi)。例如，在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備的濃縮器(例如，加濕器)可包含填充材料，并且結(jié)垢可以選擇性地發(fā)生在填充材料上。在一些實施方案中，含填充物的體積可在濃縮器的外部(例如，在靠近濃縮器且在其外側(cè)(例如，濃縮器的下游)的容器內(nèi))，并且結(jié)垢可以選擇性地發(fā)生在含填充物的體積內(nèi)。通常，可通過使用例如本文其他地方描述的方法對脫鹽設(shè)備內(nèi)的水性含鹽溶液的過飽和指數(shù)進(jìn)行選擇和/或控制，來選擇和/或控制脫鹽設(shè)備內(nèi)的結(jié)垢位置。例如，在一些實施方案中，可將加熱器、換熱器或任何其他合適的溫度控制裝置并入脫鹽設(shè)備中并對其進(jìn)行操作，以選擇和/或操縱脫鹽設(shè)備內(nèi)(例如，脫鹽設(shè)備的濃縮器(如加濕器)內(nèi)，或含填充物的容器內(nèi))的含鹽水性溶液的溫度。在一些實施方案中，可將泵、閥和/或其他流量控制機構(gòu)并入脫鹽設(shè)備并對其進(jìn)行控制以確定和/或操縱含鹽水性溶液的流速，使得在脫鹽設(shè)備內(nèi)(例如，在脫鹽設(shè)備的濃縮器(如加濕器)內(nèi)和/或在脫鹽設(shè)備的含填充物的容器內(nèi))形成垢。

在一些實施方案中，結(jié)垢(例如，在脫鹽設(shè)備內(nèi)，如在脫鹽設(shè)備的濃縮器(例如加濕器)內(nèi))發(fā)生在可從水處理系統(tǒng)中移除的表面上。在一些實施方案中，至少一部分結(jié)垢發(fā)生在可從脫鹽設(shè)備的濃縮器(例如，加濕器)中移除的表面上。通常，當(dāng)表面和部件可以彼此分離而不永久損壞表面且不永久損壞部件時，表面可從另一部件移除?？衫缤ㄟ^將表面滑入部件中(例如，使用摩擦配件)，通過將表面旋入部件中，或者通過各種其他合適的方法將可移除的表面安裝到部件中。

作為一個實例，在一些實施方案中，至少一部分結(jié)垢發(fā)生在水處理系統(tǒng)的濃縮器(例如，加濕器)和/或另一含填充物的容器內(nèi)的填充物的至少一部分暴露表面上。在一些這樣的實施方案中，在形成垢之后，可以移除(以及，任選地，清洗和/或再循環(huán))濃縮器(例如，加濕器)或其他容器內(nèi)的填充物。在清洗和/或處理結(jié)垢的填充物時，可以用替換(例如，干凈的)填充物更換結(jié)垢的填充物。在一些實施方案中，濃縮器(例如，加濕器)和/或含填充物的容器包括存在于濃縮器和/或含填充物的容器的至少一部分表面上的可移除內(nèi)襯，其接觸供給至濃縮器和/或含填充物的容器中的含鹽水性流體。在一些這樣的實施方案中，至少一部分結(jié)垢發(fā)生在濃縮器和/或含填充物的容器內(nèi)的可移除內(nèi)襯上。

在某些實施方案中，在結(jié)垢區(qū)內(nèi)發(fā)生的結(jié)垢量(即，由于“選擇性結(jié)垢”)占水處理系統(tǒng)內(nèi)總結(jié)垢量的相對大百分比。在一些實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有發(fā)生在水處理系統(tǒng)中的結(jié)垢發(fā)生在指定的結(jié)垢區(qū)內(nèi)。在某些實施方案中，在結(jié)垢區(qū)內(nèi)發(fā)生的結(jié)垢量(即，由于“選擇性結(jié)垢”)占脫鹽設(shè)備內(nèi)總結(jié)垢量的相對大百分比。在一些實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有發(fā)生在脫鹽設(shè)備中的結(jié)垢發(fā)生在指定的結(jié)垢區(qū)(例如，濃縮器(如加濕器)和/或含填充物的容器)內(nèi)。

在一些實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有的在水處理系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的結(jié)垢發(fā)生在脫鹽設(shè)備的濃縮器(例如，加濕器)內(nèi)。例如，在一些實施方案中，水處理系統(tǒng)包括離子去除設(shè)備和脫鹽設(shè)備，所述脫鹽設(shè)備包括加濕器、除濕器和至少一個換熱器，所述換熱器配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)。在一些這樣的實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有發(fā)生在水處理系統(tǒng)(其包括前句中的所有部件)內(nèi)的結(jié)垢發(fā)生在脫鹽設(shè)備的加濕器內(nèi)。在一些實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有的在離子去除設(shè)備、配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱的至少一個換熱器(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)、除濕器和加濕器的組合內(nèi)形成的垢在加濕器中形成。

在一些實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有發(fā)生在脫鹽設(shè)備內(nèi)的結(jié)垢發(fā)生在脫鹽設(shè)備的濃縮器(例如，加濕器)內(nèi)。例如，在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備包括加濕器、除濕器和至少一個換熱器，所述換熱器配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)。在一些這樣的實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有發(fā)生在脫鹽設(shè)備內(nèi)的結(jié)垢發(fā)生在脫鹽設(shè)備的加濕器內(nèi)。在某些實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有的在配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱的至少一個換熱器(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)、除濕器和加濕器的組合內(nèi)形成的垢在加濕器內(nèi)形成。根據(jù)某些實施方案，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有的在配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱的至少一個換熱器(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)和加濕器的組合內(nèi)形成的垢在加濕器內(nèi)形成。

在一些實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有發(fā)生在水處理系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)垢發(fā)生在濃縮器(例如，加濕器)和/或含填充材料的容器內(nèi)。例如，在一些實施方案中，水處理系統(tǒng)包括離子去除設(shè)備和脫鹽設(shè)備，所述脫鹽設(shè)備包括加濕器(任選地包含填充材料)、除濕器和至少一個換熱器，所述換熱器配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)。在一些這樣的實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有發(fā)生在水處理系統(tǒng)(其包括前句中的所有部件)內(nèi)的結(jié)垢發(fā)生在脫鹽設(shè)備的加濕器內(nèi)。作為另一個實例，在一些實施方案中，水處理系統(tǒng)包括離子去除設(shè)備和脫鹽設(shè)備，所述脫鹽設(shè)備包括加濕器(任選地包含填充材料)、除濕器、配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱的至少一個換熱器(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)以及含填充物的容器(例如，圖2中位于加濕器206下游的容器250)。在一些這樣的實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有發(fā)生在水處理系統(tǒng)(其包括前句中的所有部件)內(nèi)的結(jié)垢發(fā)生在脫鹽設(shè)備的加濕器和/或含填充物的容器內(nèi)。在一些實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有的在離子去除設(shè)備、配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱的至少一個換熱器(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)、含填充物的容器、除濕器和加濕器的組合內(nèi)形成的垢在加濕器和/或含填充物的容器內(nèi)形成。

在一些實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有發(fā)生在脫鹽設(shè)備內(nèi)的結(jié)垢發(fā)生在脫鹽設(shè)備的濃縮器(例如，加濕器)和/或含填充材料的容器內(nèi)。例如，在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備包括加濕器(任選地包含填充材料)、除濕器和至少一個換熱器，所述換熱器配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)。在一些這樣的實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有發(fā)生在脫鹽設(shè)備內(nèi)的結(jié)垢發(fā)生在脫鹽設(shè)備的加濕器內(nèi)。作為另一個實例，在一些實施方案中，脫鹽設(shè)備包括加濕器、除濕器、配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱的至少一個換熱器(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)以及含填充物的容器(例如，圖2中的容器250)。在一些這樣的實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有發(fā)生在脫鹽設(shè)備內(nèi)的結(jié)垢發(fā)生在脫鹽設(shè)備的加濕器和/或含填充物的容器內(nèi)。在某些實施方案中，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有的在配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱的至少一個換熱器(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)、含填充物的容器、除濕器和加濕器的組合內(nèi)形成的垢在加濕器和/或含填充物的容器內(nèi)形成。根據(jù)某些實施方案，至少約60重量％、至少約75重量％、至少約90重量％、至少約95重量％、至少約99重量％或基本上所有的在配置成在將水溶液輸送至加濕器之前向其傳遞熱的至少一個換熱器(例如，圖2中的換熱器216和/或換熱器218)、含填充物的容器和加濕器的組合內(nèi)形成的垢在加濕器和/或含填充物的容器內(nèi)形成。

填充物(例如，在濃縮器(例如，加濕器)和/或含填充物的容器內(nèi))可為任何合適的類型。在一些實施方案中，填充物包括粒料(例如聚氯乙烯(pvc)填充材料、玻璃填充的聚丙烯填充材料或其他類似材料)、網(wǎng)(例如絲網(wǎng))、切屑(例如刨花)、板、盤和/或環(huán)(例如拉西環(huán))。根據(jù)某些實施方案，填充材料可配置成可從含填充材料的容器中移除。也就是說，填充材料可以配置成使得其可與容器分離而不永久損壞容器和填充物。作為一個具體實例，可將顆粒、切屑、環(huán)等裝載到容器(例如，加濕器)中，使得在使用后可以實現(xiàn)填充物的移除而不破壞填充物或損壞容器壁。作為另一個實例，在一些實施方案中，網(wǎng)、盤、板等的使用可包括將網(wǎng)、盤和/或板滑入容器(例如，使用摩擦配件)中和/或通過將網(wǎng)、盤和/或板表面旋入容器中。

根據(jù)某些實施方案，水處理系統(tǒng)可包括任選的離子去除設(shè)備。離子去除設(shè)備可以配置成從由離子去除設(shè)備接收的輸入流中去除至少一種成垢離子的至少一部分以產(chǎn)生離子減少流。通常，相對于由離子去除設(shè)備接收的輸入流，離子減少流包含較少的成垢離子(例如，成垢陽離子和/或成垢陰離子)。在一些實施方案中，去除離子去除設(shè)備內(nèi)的至少一種成垢離子的至少一部分包括使至少一種成垢離子的至少一部分在離子去除設(shè)備內(nèi)沉淀，如以下更詳細(xì)地描述。

在某些實施方案中，在將含鹽水性進(jìn)料流輸送至脫鹽設(shè)備之前，可以進(jìn)行成垢離子去除步驟。因此，在某些實施方案中，使用離子去除設(shè)備去除成垢離子可以降低脫鹽設(shè)備和/或離子去除設(shè)備下游的其他單元操作中的結(jié)垢水平。

例如，參照圖3，水處理系統(tǒng)300包括離子去除設(shè)備302。根據(jù)某些實施方案，離子去除設(shè)備302可以配置成從由離子去除設(shè)備302接收的水性進(jìn)料流306中去除至少一種成垢離子的至少一部分。離子去除設(shè)備302可以配置成產(chǎn)生離子減少流308，其相對于由離子去除設(shè)備302接收的輸入流306包含更少的成垢離子。在某些實施方案中，可將至少一部分離子減少流輸送至脫鹽設(shè)備中。例如，在圖3中，離子減少流308被輸送至脫鹽設(shè)備102中。在該實例中，流308可對應(yīng)于圖1和圖2中的流104。在某些實施方案中，圖2所示的加濕-除濕脫鹽設(shè)備102可以用作圖3中的脫鹽設(shè)備。

離子去除設(shè)備還可以產(chǎn)生相對于供給到離子去除設(shè)備的流富含成垢離子的流。例如，在圖3中，離子去除設(shè)備302可以配置成產(chǎn)生流309，其相對于流306富含至少一種成垢離子。或者，在某些實施方案中，從流306去除的成垢離子可以保持包含在離子去除設(shè)備302中。

在某些實施方案中，離子去除設(shè)備去除至少一種成垢離子的至少一部分，同時允許溶解一價鹽保持溶解在從離子去除設(shè)備輸出的水性流中。

離子去除設(shè)備可以配置成去除任何期望去除的成垢離子。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟悉成垢離子，所述成垢離子是當(dāng)以超過其溶解度水平的濃度存在時趨向于形成固體垢的離子。成垢離子的實例包括多價陽離子(例如，mg²⁺、ca²⁺、sr²⁺、ba²⁺等)和成垢陰離子如碳酸根陰離子(co3^2-)、碳酸氫根陰離子(hco3^-)、硫酸根陰離子(so4^2-)、硫酸氫根陰離子(hso4^-)、溶解氧化硅(例如，sio2(oh)2^2-、sio(oh)^3-、(sio3^2-)n等)、氫氧根離子(oh^-)等。

在一些實施方案中，離子去除設(shè)備配置成去除至少一種成垢陽離子。成垢陽離子可為多價陽離子，例如在一些實施方案中為二價陽離子。例如，根據(jù)一些實施方案，離子去除設(shè)備可以配置成去除mg²⁺、ca²⁺、sr²⁺和/或ba²⁺。根據(jù)某些實施方案，使用離子去除設(shè)備也可以去除其他成垢陽離子。在一些實施方案中，離子去除設(shè)備配置成去除至少一種成垢陰離子?？梢耘渲秒x子去除設(shè)備來去除的成垢陰離子的非限制性實例包括碳酸根陰離子(co3^2-)、碳酸氫根陰離子(hco3^-)、硫酸根陰離子(so4^2-)、硫酸氫根陰離子(hso4^-)和/或溶解氧化硅(例如，sio2(oh)2^2-、sio(oh)^3-、(sio3^2-)n等)。在一些實施方案中，離子去除設(shè)備配置成去除一種或更多種多價成垢陰離子，如一種或更多種二價成垢陰離子(例如碳酸根陰離子(co3^2-)和/或硫酸根陰離子(so4^2-))。

在一些情況下，使用離子去除設(shè)備從水性進(jìn)料流中去除的成垢離子可以是微溶的(例如，在20℃下溶解度為每100克水小于約1克、每100克水小于約0.1克或每100克水小于約0.01克(或者更低))，因此，可能易于在水處理系統(tǒng)的多個部件內(nèi)結(jié)垢。包含成垢離子的微溶鹽的實例包括但不限于：碳酸鈣(caco3)，其在20℃下溶解度為每100克水約0.000775克；硫酸鈣(caso4)，其在20℃下溶解度為每100克水約0.264克；氫氧化鎂(mg(oh)2)，其在20℃下溶解度為每100克水約0.0009628克；以及硫酸鋇(baso4)，其在20℃下溶解度為每100克水約0.000285克。

在某些實施方案中，離子去除設(shè)備配置成從包含相對高水平的成垢離子的流中去除至少一種成垢離子。例如，在一些實施方案中，供給到離子去除設(shè)備中的含鹽水性進(jìn)料流包含至少一種成垢化合物的過飽和水平的離子。在某些實施方案中，供給到離子去除設(shè)備中的含鹽水性進(jìn)料流在被輸送到離子去除設(shè)備之前包含過飽和水平的baso4、srso4、baco3和/或srco3。

在一些實施方案中，可使用離子去除設(shè)備將含鹽水性進(jìn)料流相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)變?yōu)樾∮诩s1.0。例如，在一些實施方案中，從離子去除設(shè)備排出的含鹽水性進(jìn)料流相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)為至少約0.9且小于約1.0。通過使用離子設(shè)備輸出過飽和指數(shù)為至少0.9且小于約1.0的含鹽水性流，可以抑制(或消除)在離子去除設(shè)備下游的某些位置形成垢而不浪費完全消除所有下游結(jié)垢所需的能量，從而避免不必要的費用。在一些實施方案中，過飽和指數(shù)為至少0.9且小于約1.0的含鹽水性流可用作離子去除設(shè)備下游的脫鹽設(shè)備的至少一部分輸入。

在本文所述的實施方案中可以使用各種類型的離子去除設(shè)備。

在一些實施方案中，離子去除設(shè)備包括離子去除介質(zhì)，所述離子去除介質(zhì)可以包含在例如容器內(nèi)。

在一些實施方案中，離子去除設(shè)備包括化學(xué)離子去除設(shè)備。在一些實施方案中，化學(xué)離子去除設(shè)備包括配置成誘導(dǎo)至少一種成垢離子沉淀的離子去除組合物。使成垢離子沉淀(而不是使成垢離子在固體表面上形成垢)可以防止或減少在沉淀過程下游的位置結(jié)垢。例如，化學(xué)離子去除設(shè)備可以配置成使用苛性鈉、蘇打灰和/或陰離子聚合物來去除至少一種離子。在一些實施方案中，離子去除組合物可以配置成誘導(dǎo)至少一種成垢陽離子沉淀。例如，當(dāng)將苛性鈉和/或蘇打灰添加到包含ca²⁺和/或mg²⁺的流中時，包含在流內(nèi)的至少一部分ca²⁺和/或mg²⁺可以在離子去除設(shè)備中的大部分液體內(nèi)沉淀為不溶性固體(例如碳酸鈣和/或氫氧化鎂)。在一些實施方案中，陰離子聚合物可用作離子去除介質(zhì)。在一些實施方案中，所述組合物可以配置成誘導(dǎo)至少一種成垢陰離子沉淀。例如，陽離子聚合物可用作離子去除介質(zhì)以使離子去除設(shè)備中的大部分液體內(nèi)的成垢陰離子沉淀并被去除。還可使用上述離子去除介質(zhì)和/或其他離子去除介質(zhì)的混合物。

在某些實施方案中，離子去除設(shè)備包括電凝設(shè)備。在一些實施方案中，電凝設(shè)備可以配置成從水性流中去除至少一部分懸浮固體，而不是或此外，從水性流中去除至少一種成垢離子的至少一部分。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟悉電凝，其中可使用短波電解去除至少一部分多價離子和/或懸浮的污染物。

在某些實施方案中，離子去除設(shè)備包括樹脂床。根據(jù)某些實施方案，樹脂床包含離子交換樹脂。樹脂床可以包括例如陰離子選擇性樹脂床和/或陽離子選擇性樹脂床。在某些實施方案中，離子去除設(shè)備為離子交換設(shè)備。離子交換設(shè)備可包括例如離子交換介質(zhì)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟悉離子交換介質(zhì)的功能，其通常從溶液中去除至少一種成垢離子，并且在一些(但不是所有)情況下用一種或更多種一價離子替換成垢離子。例如，在某些實施方案中，離子交換介質(zhì)通過如下發(fā)揮作用：接觸包含成垢離子的水溶液，之后至少一部分成垢離子被離子交換介質(zhì)捕獲，并且原本包含在離子交換介質(zhì)中的至少一部分一價離子被釋放到水溶液中。在一些這樣的實施方案中，離子交換介質(zhì)包括離子交換樹脂。

基于供給到離子去除設(shè)備的流中溶解的成垢離子的種類、所述離子的濃度和期望運行離子去除設(shè)備的流速等因素，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠選擇適合用于離子去除設(shè)備的離子去除介質(zhì)(例如，離子交換介質(zhì)或其他離子去除介質(zhì))。離子去除設(shè)備可包括一個或更多個在其中進(jìn)行離子去除操作的罐和/或塔。例如，在某些實施方案中，離子去除設(shè)備包括一個或更多個向其中輸送水性進(jìn)料流和離子去除介質(zhì)的罐。在一組實施方案中，將水性進(jìn)料流和誘導(dǎo)沉淀的離子去除介質(zhì)供給到一系列罐中，使成垢離子在罐中發(fā)生沉淀。在另一些實施方案中，可使用塔(例如，填充塔)進(jìn)行離子去除操作。例如，在一些實施方案中，可以將水溶液供給到一個或更多個包含離子交換樹脂或其他離子去除介質(zhì)的填充塔中，其可用于從水溶液中去除至少一部分成垢離子。鑒于本公開內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠設(shè)計多種其他適合的配置用于進(jìn)行本文中所述的離子去除步驟。

離子去除設(shè)備可與水處理系統(tǒng)一個或更多個其他單元操作直接或間接流體連接。在某些實施方案中，離子去除設(shè)備與脫鹽設(shè)備流體連接。在一些這樣的實施方案中，離子去除設(shè)備與脫鹽設(shè)備直接流體連接。例如，參照圖3，離子去除設(shè)備302經(jīng)由流308與脫鹽設(shè)備102直接流體連接。在某些實施方案中，在離子去除設(shè)備與脫鹽設(shè)備之間不存在單元操作。也就是說，在一些實施方案中，可將來自離子去除設(shè)備的輸出直接輸送到脫鹽設(shè)備中而不通過任何中間單元操作。

某些實施方案涉及用于從固體表面(例如水處理系統(tǒng)內(nèi)的固體表面)上去除垢的系統(tǒng)和方法。在一些這樣的實施方案中，在水處理系統(tǒng)的一個或更多個部分內(nèi)(例如，在脫鹽設(shè)備的一部分中，例如在脫鹽設(shè)備的濃縮器(如加濕器)和/或換熱器中)形成垢之后，可以使用除垢方法從形成有垢的固體表面去除固體垢。在某些實施方案中，加濕-除濕脫鹽設(shè)備的固體表面上的至少一部分垢可從加濕-除濕脫鹽設(shè)備中去除。

在一些實施方案中，除垢方法可用于從水處理系統(tǒng)內(nèi)的換熱器(例如，脫鹽設(shè)備的換熱器，如圖2中的換熱器216和/或換熱器218)的至少一個表面上去除固體垢。如果過飽和水在換熱器中保持靜止較長時間，則可在停止運行期間形成這樣的垢。在一些這樣的情況下，不存在防止結(jié)垢所需的高速度，并且從停滯的水溶液中沉積垢。在確保某些水處理系統(tǒng)的適當(dāng)功能方面，從換熱器中去除垢可能是重要的，原因是在某些水處理系統(tǒng)中，換熱器內(nèi)的結(jié)垢比系統(tǒng)中其他地方的結(jié)垢對系統(tǒng)性能的有害影響更大。在一些這樣的系統(tǒng)中，這種增加的性能降低是主要的，原因是垢的熱導(dǎo)率比用作換熱器表面的金屬的熱導(dǎo)率低幾個數(shù)量級。

根據(jù)一些這樣的實施方案，固體表面上的垢可通過將垢暴露于包含至少一種多價配體的液體組合物(例如，水性液體組合物)中來至少部分地去除。在某些實施方案中，多價配體與固體表面上的垢中的陽離子物類形成基本上可溶于液體組合物的配合物。在多價配體與陽離子物類形成配合物之后，配合物可溶解在液體介質(zhì)中，并且垢可從固體表面去除。作為一個具體實例，可使用多價配體如二亞乙基三胺五乙酸(dpta)螯合硫酸鍶垢中的鍶陽離子。螯合離子在水中的溶解度高，因此其溶解在水性液體組合物中。溶解在液體組合物中后，可通過從換熱器中排出液體組合物將溶解的配合物輸送出去。

在除垢液體組合物中，可以使用可與成垢離子鹽的一種或更多種離子形成配合物的任何多價配體。在一些實施方案中，多價配體可包括二價配體和三價配體、四價配體、五價配體和/或六價配體?？墒褂玫亩鄡r配體的實例包括但不限于三磷酸鹽、次氮基三乙酸(nta)、肌苷三磷酸、3,4-二羥基苯甲酸、尿苷三磷酸、atp、檸檬酸、草酸、adp、曲酸、三偏磷酸鹽、馬來酸、球蛋白、酪蛋白、白蛋白、己二酸、富馬酸、蘋果酸、(+)-酒石酸、谷氨酸、檸康酸、衣康酸、琥珀酸、天冬氨酸、戊二酸、乙二胺四乙酸(edta)和二亞乙基三胺五乙酸(dpta)。

根據(jù)某些實施方案，用于從水處理系統(tǒng)的固體表面去除垢的液體組合物包含草酸根陰離子。在某些實施方案中，用于從水處理系統(tǒng)的固體表面去除垢的液體組合物包含草酸根陰離子和二亞乙基三胺五乙酸(dpta)。不希望受任何特定理論的束縛，認(rèn)為草酸根陰離子和dpta的組合表現(xiàn)出協(xié)同作用，其允許這兩種化學(xué)物質(zhì)的組合去除比單獨使用這兩種化學(xué)物質(zhì)中的任一種去除的垢多得多的垢。

在一些實施方案中，用于從固體表面去除垢的液體組合物具有堿性ph。例如，在一些實施方案中，液體組合物的ph為至少約8、至少約10、至少約12或至少約13(和/或ph最高至約14或更高(在一些實施方案中))。根據(jù)某些實施方案，可通過向液體組合物中添加氫氧根離子來提高液體組合物的ph。這可以例如通過在液體組合物中溶解一種或更多種氫氧化物鹽(例如氫氧化鉀、氫氧化鈉或任何其他合適的氫氧化物鹽)來實現(xiàn)。

如上所述的用于去除垢的液體組合物可用于去除任何類型的垢，包括本文其他地方提到的任何結(jié)垢鹽。在某些(但未必是全部)實施方案中，用于去除垢的液體組合物可特別有效地去除含鍶的垢(例如，包含sr²⁺離子的鹽，例如碳酸鍶、碳酸鍶、硫酸鍶、硫酸氫鍶等)。

在一些實施方案中，用于至少部分地去除垢的液體組合物為清洗液體，其與含鹽水性溶液(脫鹽設(shè)備被配置成處理所述含鹽水性溶液)分別供給到脫鹽設(shè)備中。例如，在圖4所示的一組實施方案中，水處理系統(tǒng)400包括任選的除垢液體源402，其可包含如上所述的多價配體。在一些這樣的實施方案中，在使用脫鹽設(shè)備102(和任選的離子去除設(shè)備302(在一些情況下))進(jìn)行脫鹽操作之后，可將來自源402的除垢液體經(jīng)由管404輸送至脫鹽設(shè)備102中。例如，管404可與脫鹽設(shè)備102內(nèi)的加濕器和/或一個或更多個換熱器流體連接(直接或以其他方式)。在一些這樣的實施方案中，可使除垢液體經(jīng)由管406從脫鹽設(shè)備102返回源402。在一些實施方案中，可使除垢液體循環(huán)通過脫鹽設(shè)備(例如，脫鹽設(shè)備的一個或更多個換熱器)，直到清洗完成和/或直到除垢液體不能再溶解更多垢。根據(jù)某些實施方案，當(dāng)除垢液體不能再溶解垢時，可用新的除垢液體進(jìn)行替換。

雖然在圖4中除垢液體被示出為沿著與含鹽進(jìn)料管308分開的管進(jìn)行輸送，但是應(yīng)理解，在另一些實施方案中，可以使用與用于將水性含鹽流(待脫鹽)輸送至脫鹽設(shè)備相同的管將除垢液體輸送至脫鹽設(shè)備中。除垢液體可用于從脫鹽設(shè)備102的任何部分去除垢。例如，參照圖2，除垢液體可用于從加濕器206、換熱器216、換熱器218中和/或與這些單元操作流體連接和/或這些單元操作之間的任何管中去除垢。

在一些實施方案中，用于從水處理系統(tǒng)中至少部分地去除垢的液體組合物可作為與脫鹽過程暫時獨立的除垢過程的一部分供給至脫鹽設(shè)備。例如，在一些實施方案中，脫鹽過程可在第一時間段和隨后的與第一時間段基本上不重疊的第二時間段內(nèi)進(jìn)行，除垢操作可在將脫鹽過程期間在水處理系統(tǒng)中形成的固體垢的至少一部分從水處理系統(tǒng)中去除時進(jìn)行。當(dāng)兩個時間段重疊的總時間小于兩個時間段中較短那個的5％時，認(rèn)為兩個時間段彼此不重疊。在一些實施方案中，發(fā)生彼此基本上不重疊的兩個時間段，使得兩個時間段重疊的時間的總量小于兩個時間段中較短那個的2％、1％或0.1％。

本文所述的各種單元操作可與其他單元操作和/或部件“直接流體連接”。通常，當(dāng)?shù)谝粏卧僮骱偷诙卧僮鞅舜肆黧w連接并且當(dāng)流體從第一單元操作輸送至第二單元操作時其組成基本不變(即，流體組分的相對豐度變化不超過1％)時，第一單元操作與第二單元操作之間存在直接流體連接(并且這兩個單元操作被稱為彼此“直接流體連接”)。在其中兩個單元直接流體連接的某些實施方案中，離開第一單元的流體相與進(jìn)入第二單元的流體相相同。作為說明性實例，將連接第一單元操作和第二單元操作并且其中流體的壓力和溫度被調(diào)節(jié)而流體的組成未改變的流稱為直接流體連接第一單元操作和第二單元操作。另一方面，如果進(jìn)行了分離步驟和/或化學(xué)反應(yīng)使得從第一單元操作通過第二單元操作期間流的內(nèi)容物的組成大幅改變，則該流不能稱為直接流體連接第一單元操作和第二單元操作。

2014年10月22日提交的題為“selectivescalingindesalinationwatertreatmentsystemsandassociatedmethods”的美國臨時專利申請序列號62/067,318的內(nèi)容通過引用整體并入本文用于所有目的。

以下實施例旨在說明本發(fā)明的某些實施方案，但不例示本發(fā)明的全部范圍。

實施例1

該實施例描述了其中進(jìn)行脫鹽的水處理系統(tǒng)的操作，其中對水處理系統(tǒng)內(nèi)的水溶液的流速進(jìn)行操縱以在水處理系統(tǒng)的脫鹽設(shè)備的加濕器內(nèi)選擇性地形成垢。

在該實施例中使用的水處理系統(tǒng)包括與圖3所示的系統(tǒng)類似的離子去除設(shè)備和脫鹽設(shè)備。脫鹽設(shè)備是與圖2所示的設(shè)備類似的加濕-除濕脫鹽設(shè)備。

在將水性流輸送至離子去除設(shè)備之前，進(jìn)入的含鹽水首先供給至兩個流均衡罐中。流均衡罐用于沉淀并撇去含鹽水的油和油脂。

然后將來自流均衡罐的含鹽水性流供給至離子去除設(shè)備中。離子去除設(shè)備包括兩個2800加侖的反應(yīng)罐。在第一反應(yīng)罐中，添加蘇打灰和凝結(jié)劑，這導(dǎo)致形成鈣、鎂、鋇和鍶的不溶性碳酸鹽。然后將第一反應(yīng)罐中的內(nèi)容物輸送至第二反應(yīng)罐(2800加侖)中，向其中添加苛性鈉，導(dǎo)致形成鈣和鎂的不溶性氫氧化物和碳酸鹽。

在過濾出沉淀的鹽(主要由不溶性碳酸鹽和氫氧化物組成)之后，將水性流輸送至加濕-除濕設(shè)備。在加濕-除濕設(shè)備中使用填充床加濕器。將載氣(在這種情況下為環(huán)境空氣)以每分鐘4000立方英尺的流率供給到加濕器中用于所產(chǎn)生的每天每500美式桶的淡水。載氣的加濕通過在載氣經(jīng)過加濕器時使離子減少流從位于加濕器頂部的離子去除設(shè)備經(jīng)過玻璃填充的聚丙烯填充材料噴灑來實現(xiàn)。隨后將加濕的載氣輸送至與換熱器流體連接的不銹鋼氣泡塔凝結(jié)器。

通過離子去除設(shè)備從輸入的水性流中去除的垢的量通過調(diào)節(jié)添加到水性流中的蘇打灰、凝結(jié)劑和苛性鈉的量來控制。表1示出了供給到離子去除設(shè)備和脫鹽設(shè)備中的含鹽流的成分濃度。

表1.實施例1中供給至離子去除設(shè)備并供給至脫鹽設(shè)備的含鹽溶液的成分濃度。

操縱水處理系統(tǒng)內(nèi)的局部流速，使得在加濕-除濕設(shè)備的加濕器中選擇性地形成垢，并在水處理系統(tǒng)的其他部分中形成(例如在脫鹽設(shè)備的換熱器的表面上)受限的垢。在加濕器內(nèi)選擇性形成垢源于新的基本理解，即相對于湍流的流，在停滯和層流的流中明顯更可能開始結(jié)垢(并且在開始之后結(jié)垢化合物通過延伸而生長)。通過僅去除一部分成垢離子并經(jīng)由流速的操縱來控制結(jié)垢，去除了足量的成垢離子，從而顯著減少了傳熱表面上的結(jié)垢，同時避免了將水處理系統(tǒng)中的成垢離子完全消除的高成本。

含鹽水性流的局部流速通過對脫鹽設(shè)備的換熱器、水處理系統(tǒng)中的流體管和脫鹽設(shè)備的除濕器的尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)來控制，使得這些部件內(nèi)的流體通路的截面積顯著小于通過加濕器填充物的流體路徑。在運行期間，通過脫鹽設(shè)備的換熱器的含鹽溶液的平均局部流速為3.63英尺/秒。相比之下，通過加濕器的填充物的含鹽溶液的局部流速僅為0.6英尺/秒，比除濕器內(nèi)的平均局部流速低五倍以上。

在該實施例中，進(jìn)入加濕器的含鹽水性流相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)為8.33(如通過進(jìn)料中硫酸鍶的量所確定，其也是進(jìn)料中最不可溶的離子)。使?jié)饪s含鹽流在水處理系統(tǒng)中再循環(huán)并濃縮，直到含鹽水性流相對于成垢化合物的過飽和指數(shù)(再次，如通過硫酸鍶的濃度所測定)達(dá)到16.12。此時，將濃縮含鹽流從水處理系統(tǒng)中排出，并重復(fù)該過程。

在上述條件下，預(yù)期硫酸鍶將在兩個小時內(nèi)在換熱器中形成垢。出乎意料地，在6.5天的運行期之后，熱或水力性能(其指示結(jié)垢)基本上沒有明顯下降。在6.5天的運行期之后，將換熱器拆卸并進(jìn)行檢查。出乎意料地，在換熱器上僅形成少量的固體。固體作為細(xì)粉末薄層存在于換熱器板的處理側(cè)上。x射線衍射分析顯示固體的組成如下：75％至95％的天青石(srba(so4)2)和5％至20％的鍶鈦氧化物。另一方面，在6.5天的運行期之后，在填充床加濕器上形成了相對大量的垢。

實施例2

該實施例描述了其中進(jìn)行脫鹽的水處理系統(tǒng)的操作，其中不采用選擇性結(jié)垢的策略。在該實施例中，操作實施例1中描述的水處理系統(tǒng)，使得預(yù)處理系統(tǒng)去除油和油脂，但在離子去除設(shè)備中沒有添加化學(xué)品。因此，從離子去除設(shè)備排出的含鹽流與含鹽進(jìn)料基本上具有相同量的成垢離子。表2示出了在該實施例中供給至該系統(tǒng)和脫鹽設(shè)備的含鹽流的組成濃度。表2.實施例3中供給至離子去除設(shè)備并供給至脫鹽設(shè)備的含鹽溶液的成分濃度。

水處理系統(tǒng)在這些條件下運行6天，然后換熱器堵塞并強制關(guān)閉。僅在一個12小時之后就開始發(fā)生結(jié)垢。結(jié)垢的開始通過水處理系統(tǒng)中換熱器的最熱部件的傳熱速率降低來指示。熱效率和清潔水生產(chǎn)在隨后6天中穩(wěn)定下降，直到水處理系統(tǒng)關(guān)閉。關(guān)閉后，將板從脫鹽換熱器中移除，在板上形成了垢(其在沒有放大的情況下清晰可見)。使用x射線衍射測定垢的組成，表明垢幾乎完全由硫酸鍶組成。

為了使水處理系統(tǒng)回到在線狀態(tài)，每塊板都手動進(jìn)行清洗。雖然在該配置中使用離子去除設(shè)備預(yù)處理含鹽水性流的成本是可以忽略的，但是與水處理系統(tǒng)的停機時間、生產(chǎn)時間縮短和熱效率低相關(guān)的成本非常高。

實施例3

該實施例描述了水處理系統(tǒng)的操作，其中對水處理系統(tǒng)內(nèi)的水溶液的溫度進(jìn)行操縱以在水處理系統(tǒng)內(nèi)的選定位置內(nèi)形成垢。

使用兩個換熱器來操作實施例2中所述的水處理系統(tǒng)。使用第一換熱器將來自從脫鹽設(shè)備的除濕器排出的含水流的一部分熱傳遞至供給到脫鹽設(shè)備的加濕器中的含鹽溶液(以預(yù)加熱進(jìn)入加濕器的含鹽溶液)。使用第二換熱器將來自水處理系統(tǒng)內(nèi)其他單元的一部分熱傳遞至供給到脫鹽設(shè)備中的含鹽溶液。第二換熱器運行的溫度范圍(210°f至240°f)顯著高于第一換熱器運行的溫度范圍(140°f至170°f)。在實施例2所述的水處理系統(tǒng)的運行期間，在第二換熱器中觀察到的傳熱速率顯著降低，而在第一換熱器中沒有觀察到熱傳遞降低。在系統(tǒng)運行12小時隨后關(guān)閉系統(tǒng)之后，將第二臺換熱器拆卸并進(jìn)行檢查，顯示出大量垢的形成。另一方面，在第一換熱器中沒有觀察到結(jié)垢的跡象。

實施例4

該實施例描述了通過去除離子去除設(shè)備中基本上所有的成垢離子來防止水處理系統(tǒng)的脫鹽設(shè)備中的結(jié)垢。

在該實施例中，對實施例1中所述的水處理系統(tǒng)進(jìn)行操作，使得從離子去除設(shè)備排出的含鹽水性流的過飽和指數(shù)(相對于成垢化合物)遠(yuǎn)低于1。表3示出了供給到離子去除設(shè)備和脫鹽設(shè)備中的含鹽流的成分濃度。

表3.實施例4中供給至離子去除設(shè)備并供給至脫鹽設(shè)備的含鹽溶液的成分濃度。

對水處理系統(tǒng)進(jìn)行操作使得從加濕器排出的濃縮含鹽流(例如，圖2所示的流106內(nèi))包含濃度為約240,000mg/l的溶解固體。雖然濃縮含鹽流中的溶解固體的濃度高，但是在系統(tǒng)內(nèi)的所有溫度和流動條件下，所有成垢離子的濃度都保持低于飽和。該系統(tǒng)在數(shù)周內(nèi)的連續(xù)運行未導(dǎo)致?lián)Q熱器中明顯的結(jié)垢。雖然沒有結(jié)垢，但是由于包括將成垢離子的濃度降低至遠(yuǎn)低于過飽和的水平的花費，該系統(tǒng)的操作成本高于實施例1中所述的系統(tǒng)的操作成本。

實施例5

該實施例描述了包含二亞乙基三胺五乙酸(dpta)和草酸根陰離子的液體組合物從固體表面去除垢的用途。進(jìn)行測試，其中使用僅包含dpta的水性液體組合物、僅包含草酸鉀的水性液體組合物以及包含dpta與草酸鉀的混合物的水性液體組合物來溶解硫酸鍶。2升dpta與草酸鉀的組合能夠溶解40克硫酸鍶。另一方面，相同總體積的單獨的dpta和相同總體積的單獨的草酸鉀在相同的時間內(nèi)不能溶解1克硫酸鍶。

盡管本文中已經(jīng)描述和舉例說明了本發(fā)明的多個實施方案，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易預(yù)見到用于執(zhí)行本文所述的功能和/或獲得本文所述的結(jié)果和/或一個或更多個優(yōu)點的多種其他手段和/或結(jié)構(gòu)，并且每個這樣的變化和/或修改都視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。更一般地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，本文所述的所有參數(shù)、尺寸、材料和配置旨在為示例性的，并且實際的參數(shù)、尺寸、材料和/或配置將取決于使用本發(fā)明的教導(dǎo)的一個或更多個具體應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員僅使用常規(guī)實驗就將認(rèn)識到或者能夠確定本文所述的本發(fā)明具體實施方案的多個等效方案。因此應(yīng)理解，前述實施方案僅作為實例呈現(xiàn)，并且在所附權(quán)利要求及其等效方案的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以以除具體描述和要求保護(hù)的方式之外的方式實施。本發(fā)明涉及本文所述的各個單獨的特征、系統(tǒng)、制品、材料和/或方法。此外，如果兩種或更多種這樣的特征、系統(tǒng)、制品、材料和/或方法不互相矛盾，則兩種或更多種這樣的特征、系統(tǒng)、制品、材料和/或方法的任意組合包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

除非明確地作出相反指示，否則本文在說明書和權(quán)利要求書中使用不定冠詞應(yīng)理解為意指“至少一個/種”。

在說明書和權(quán)利要求書中使用的短語“和/或”應(yīng)理解為意指如此連接的要素中的“任一者或兩者”，即，在一些情況下共同存在而在另一些情況下分開存在的要素。除非明確地作出相反指示，否則除了由“和/或”子句具體確認(rèn)的要素之外，可以任選地存在其他要素，無論其與那些具體確認(rèn)的要素有關(guān)還是無關(guān)。因此，作為非限制性實例，當(dāng)與開放式語言如“包括”一起使用時，提到的“a和/或b”在一個實施方案中可指a而沒有b(任選地包括除b之外的要素)；在另一個實施方案中可指b而沒有a(任選地包括除a之外的要素)；在又一個實施方案中可指a和b兩者(任選地包括其他要素)；等等。

如本文在說明書和權(quán)利要求書中所使用的，“或”應(yīng)理解為具有與以上所定義的“和/或”相同的含義。例如，當(dāng)分隔列表中的項目時，“或”或者“和/或”應(yīng)理解為包容性的，即包括：多個要素或要素列表中的至少一個，但還包括多于一個，以及任選的額外的未列項目。只有明確作出相反指示的術(shù)語，例如“僅一個”或“恰好一個”，或者用于權(quán)利要求時的“由…組成”是指包括多個要素或要素列表中的恰好一個要素。一般地，本文使用的術(shù)語“或”在之前有排他性術(shù)語如“任一個”、“之一”、“僅一個”、“恰好一個”時應(yīng)當(dāng)僅理解為指示排他性的選擇(即，“一個或另一個但不是兩者”)?！盎旧嫌伞M成”在用于權(quán)利要求時應(yīng)當(dāng)具有如在專利法領(lǐng)域中使用的普通含義。

如本文在說明書和權(quán)利要求中所使用的，短語“至少一個”在提及一個或更多個要素的列表時應(yīng)理解為意指從要素列表中的任一個或更多個要素中選擇的至少一個要素，但不一定包括要素列表中具體列舉的每個要素中的至少一個，也不排除要素列表中要素的任何組合。該定義還允許任選地存在除了在短語“至少一個”所提及的要素列表中具體確認(rèn)的要素之外的要素，無論其與具體確認(rèn)的那些要素有關(guān)還是無關(guān)。因此，作為非限制性實例，“a和b中的至少一個”(或者等效地“a或b中的至少一個”，或者等效地“a和/或b中的至少一個”)在一個實施方案中可指至少一個a，任選地包括多于一個a，而不存在b(并且任選地包括除b之外的要素)；在另一個實施方案中可指至少一個b，任選地包括多于一個b，而不存在a(并且任選地包括除a之外的要素)；在又一個實施方案中可指至少一個a，任選地包括多于一個a，以及至少一個b，任選地包括多于一個b(并且任選地包括其他要素)；等等。

在權(quán)利要求中以及以上的說明書中，所有的過渡短語如“包括”、“包含”、“攜帶”、“具有”、“涉及”、“容納”等都應(yīng)理解為開放式的，即，意指包括但不限于。只有過渡短語“由…組成”和“基本上由…組成”分別是封閉式或半封閉式的過渡短語，如在美國專利局專利審查程序指南第2111.03節(jié)中所闡明的。