00小时，该图6A图示了作为时间的函数的功率消耗 量。功率消耗量反映了脱盐功率、累功率、电极损失和其它低效率的总和。电导率数据显示 于图6B中。平均海水电导率是约32,000ppm TDS并且平均产物水电导率是约50化pm TDS。模 块电阻数据显示于图6C中。由于产物水质量和电流设置点的变化，电阻通常是波动稳定的。 由于稀释隔室中的树脂，CEDI电阻可能是较低的。流速数据显示于图6D中。系统流速被允许 波动，因此保持压力降恒定。总的系统压力降是约1.5己。总的回收率是约30%。与其它脱盐 技术相比，电脱盐工艺在功率消耗量方面的性能被实质上改进。
[012引实施例3
[0129] 实验室实验表明，根据一种或多种实施方式，利用可变的水回收率，约5%的能量 节省是可能的。
[0130] 在脱盐工艺的初始阶段期间应用高回收率并且在后面的级中应用低回收率。目标 是维持浓缩隔室和稀释隔室之间的流浓度的最低的可能的比率。运有益于降低由Donnan效 应引起的能量损耗。
[0131] 如实验室实验数据所显示的，一种方法是在整个21级中在每第四级时倾倒浓缩 流。另一种方法是在第6级、第11级、第15级、第18级、第20级倾倒浓缩流。对于运两种操作， 总的水回收率是相同的。根据实验，第二种方法有利于保持流之间的适度的浓缩梯度(与第 一种方法中的11.4相比，比率是8.2)。运种可变的回收率操作可在脱盐工艺中节省约5%的 能量。图3图示了具有可变回收率的ED/CEDI的转换点W及能量消耗量对ED产物中的ppm TDS的数据。图4图示了使用新鲜海水的可变回收率W及每小室对电压降对产物TDS的数据。
[0132] 实施例4
[0133] 利用速度分布W海水说明了 ED配置。图7图示了旧的和新的配置。在新的配置中， 增加的速度被应用于级2中。表3表明了在重新配置后ED级1和级2的速度分布。
[0134] 表3:
[013 引 ED-I
[0137] ED-2
[0139] 图8图示了在增加级2中的速度之后的工艺效率的改进。图9图示了在增加级2中的 速度之后级2模块的电阻的减小。图10图示了在增加级2中的速度之后的总功率消耗量的减 少。
[0140] 实施例5
[0141] 说明了浓缩流的多重倾倒。在脱盐邸模块中，对于每个模块，浓缩流由两次倾倒组 成，两者均平行于新鲜海水的入口。
[0142] 使用W下假设，计算具有不同的浓缩流倾倒的脱盐能量消耗量，如表4所示：（1)在 25°C下使35000ppm化Cl脱盐，得到50化口111，（2)膜区域电阻2.8〇11111-(31112，和电流密度35八/ m2,（3)a参数(反映由屏占据的隔室体积)〇.45,和0参数(反映由屏占据的膜表面积)0.70， (4)渗透性4.5ml/(m2. hr. bar)，和电渗透性3.7摩尔-水每法拉第，（5)水回收率40 %，（6)忽 略电流效率损失，（7)忽略电极电压。
[0143] 表4:
[0145] 图11图示了邸模块中的隔离物配置和多重浓缩倾倒/通道的方法。实施例6
[0146] 进行实验W确定对于给定隔离物厚度的转换点。厚度被选择为匹配在示例的脱盐 装置中使用的可能的厚度。实验由利用抓模块和CEDI模块使NaCl溶液和合成海水溶液脱盐 组成。电压降数据在每次运行过程中被采集并且被绘图用于比较。图13和图14展示了结果。 图13显示了对于NaCl脱盐的抓对邸I。图14显示了对于合成海水脱盐的邸对CEDI。对于化Cl 溶液，运些厚度的最佳转换点被显示为约2800ppm TDS。对于合成海水溶液，运些厚度的最 佳转换点被显示为约3000ppm。
[0147] 使该转换点经受不同厚度和溶液电导率的变化。例如，当用0.38mm厚度的较薄的 抓隔离物测试时，最佳转换点移动到约260化pm并且运种趋势将可能随着抓和CEDI之间的 厚度差距减小而继续。并且，根据给定溶液的离子组成，对于给定的TDS来说，电导率可能是 不同的。例如，对于给定的TDS来说，海水比NaCl溶液的导电性小。运可W解释实验中的转换 点的差异。
[014引实施例7
[0149] 如图15中示意性显示的四级系统W指示的速度操作。每个模块包含2880个小室 对。W 2. OkWh/m3实现40 %回收率。证明减小的流速产生较大的能量效率。
[0150] 虽然本公开内容的示例性实施方式已被公开，但是可在其中做出许多改良、添加 和删除而不偏离本公开内容及其等效物的精神和范围，如W下权利要求所阐明的。
[0151] 本领域的技术人员将容易理解的是，本文所描述的各种参数和配置旨在是示例性 的，并且实际参数和配置将取决于使用本公开内容的电净化装置和方法的特定的应用。仅 仅使用常规实验，本领域的技术人员将认识到或者能够确定本文所描述的特定实施方式的 许多等同实施方式。例如，本领域技术人员可认识到，根据本公开内容的装置及其部件还可 包括系统的网络或可W是水净化或处理系统的部件。因此，应理解，前述实施方式仅通过实 施例的方式表示，并且在所附权利要求及其等效物的范围内，所公开的电净化装置和方法 可W与具体描述不同地进行实践。本装置和方法设及本文所描述的每个单独的特征或方 法。另外，两个或更多个运样的特征、装置或方法的任何组合(如果运样的特征、装置或方法 不是相互不一致的)被包括在本公开内容的范围内。
[0152] 例如，壳体可W具有任何合适的几何结构，使得一个或多个膜小室堆或模块化单 元可被固定在之内。例如，壳体可W是圆柱形的、多边形的、正方形的或矩形的。关于膜小室 堆和模块化单元，任何合适的几何结构是可接受的，只要小室堆或模块化单元可被固定到 壳体。例如，膜或隔离物的形状可W是矩形的。在某些实施方式中，壳体可W是不需要的。膜 和隔离物的几何结构可W具有任何合适的几何结构，使得膜和隔离物可被固定在小室堆 内。在某些实施方式中，壳体、小室堆、膜和隔离物中的任一个的几何结构可被选择为适应 电净化装置的操作参数。例如，隔离物可W是不对称的W适应稀释流和浓缩流之间的流速 差异。
[0153] 而且，应理解，各种改变、改良和改进将容易被本领域技术人员想到。运样的改变、 改良和改进意图是本公开内容的一部分，并且意图在本公开内容的精神和范围内。例如，现 有设施可被改良W利用或结合本公开内容的任何一个或多个方面。因此，在一些情况下，装 置和方法可设及连接或配置现有设施W包括电净化装置。因此，前述描述和附图仅是作为 实施例。而且，附图中的描绘没有将本公开内容限制为特定示出的表示。
[0154] 如本文所用的，术语"多个"是指两个或更多个项目或部件。无论在撰写的说明书 或权利要求书中，术语"包括（CO吨rising)"、"包括（including)"、"带有（carrying)"、"具 有化aving)"、"包含(confining)"和"设及（involving)"及类似术语是开放式术语，即，表 示"包括但不限于"。因此，运样的术语的使用意味着包括其后所列的项目及其等效物，W及 额外的项目。关于权利要求书，仅仅过渡短语"由...组成"和"主要由...组成"分别是封闭 式或半封闭式过渡短语。在权利要求书中使用序数术语诸如"第一"、"第二"、"第立"及类似 物来修饰权利要求要素不单独意味着任何优先、居先，或者一个权利要求要素的顺序超越 执行方法行为的另一个顺序或临时顺序，而是仅仅被用作标签W区分具有某些名称的一个 权利要求要素与具有相同名称的另一个要素(但是使用序数术语)W区分权利要求要素。
【主权项】
1. 一种提供饮用水的方法，包括： 将海水进料流流体连接到电净化系统的入口，所述系统包括至少第一电渗析(ED)级和 在所述第一 级的下游的第二EDS; 通过使工艺流以相对于所述第一 ED级增加的速度通过所述第二ED级中的稀释隔室来 防止浓差极化；以及 将饮用水递送到在所述电净化系统的下游的供使用的点。2. 如权利要求1所述的方法，其中所述第一 ED级包括至少第一通道和第二通道，且其中 所述第一通道具有与所述第二通道不同数目的小室对。3. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述第二ED级包括至少一个阻塞隔离物。4. 一种脱盐系统，包括： 电净化系统，其包括至少第一电渗析(ED)级和第二E：D级;和 控制器； 所述系统被配置为改变通过不同级中的稀释隔室的流体速度。5. 如权利要求4所述的脱盐系统，其包括串联的多个电渗析(ED)级，后面级中的流体速 度通过包括比前面级少的小室对而被增大。6. 如权利要求4所述的脱盐系统，包括ED模块，所述ED模块被修改以便具有容纳在所述 模块中的通过电场的多个流体通道，且每通道的流体速度通过减少每通道的流体通过的小 室对的数目而被增加。7. 如权利要求4或5所述的脱盐系统，包括第一ED模块和第二ED模块，所述第一 ED模块 和所述第二模块各自包括一个或多个小室对， 其中所述第一 ED级包括具有流体将通过的第一数目的小室对的第一 ED模块，且所述第 二级包括流体连接在所述第一 ED模块的下游的第二ED模块，所述第二ED模块具有流体将 通过的第二数目的小室对，所述小室对的第二数目不同于所述小室对的第一数目。8. 如权利要求4或6所述的脱盐系统，包括具有流体将通过的多个小室对的第一 ED模 块， 所述系统被改动以便具有容纳在所述第一 模块中的通过电场的多个流体通道， 其中在第二ED级中，所述第一模块中的流体将通过的小室对的数目不同于在所述第一 ED级中的流体将通过的小室对的数目。9. 如权利要求5-8中任一项所述的脱盐系统，其中小室对包括浓缩隔室和稀释隔室。
【专利摘要】用于海水和微咸水的脱盐以用于获得饮用水的目的的系统和方法。系统可包括电渗析模块和电去离子模块的组合。系统配置和工艺控制可实现低能量消耗量和稳定操作。
【IPC分类】B01D61/58, B01D61/42, B01D61/44, B01D61/54, C02F1/469, C02F1/00
【公开号】CN105642121
【申请号】
【发明人】傅荣强, 黄祀和, J·D·吉福德, G·Y·顾, 梁荔乡, 迈克尔·J·肖
【申请人】伊沃夸水技术私人有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2012年6月29日