使用陽離子交換樹脂進行預處理來提高電化學去離子裝置的性能的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開有關(guān)對水進行處理的方法和系統(tǒng)。在某些實施方式中，處理系統(tǒng)包括電化學水處理系統(tǒng)、與電化學水處理系統(tǒng)以流體連通的再循環(huán)集中流、與包括酸性水并且其被配置用于與再循環(huán)集中流以流體連通的第一流動通道以及包括進料水并且其被配置用于與再循環(huán)集中流以流體連通的第二流動通道以流體連通的控流裝置、以及與控流裝置以流體連通的控制系統(tǒng)。所述處理系統(tǒng)可進一步包括與電化學水處理裝置的第二入口和第二出口以流體連通的再循環(huán)稀釋流。
【專利說明】使用陽離子交換樹脂進行預處理來提高電化學去離子裝置 的性能

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體涉及一種方法和設備，該方法和設備通過在包含電化學水處理裝置的 處理系統(tǒng)中使用一種陽離子交換樹脂來對水進行處理從而降低一種或多種液體流的pH。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 在一個方面，本發(fā)明所公開的方法和系統(tǒng)提供一種水處理系統(tǒng)，其包括電化學水 處理裝置、與電化學水處理裝置的第一入口和第一出口以流體連通的再循環(huán)集中流、與含 有酸性水且被配置用于在流體中與再循環(huán)集中流以流體連通的第一流動通道以及與含有 進料水且被配置與再循環(huán)集中流以流體連通的第二流體以流體連通的控流裝置、以及與控 流裝置連通的控制系統(tǒng)。
[0003] 在另一個方面，處理系統(tǒng)進一步包括與電化學水處理裝置的第二入口和第二出口 以流體連通的再循環(huán)稀釋流。在一個方面，處理系統(tǒng)進一步包括至少一個電導率傳感器，該 電導率傳感器與再循環(huán)稀釋流連通。此外，控制系統(tǒng)被配置用于，至少部分地基于再循環(huán)稀 釋流測量的電導率，調(diào)節(jié)用于控流裝置的功率。在某些方面，第一流動通道是與再循環(huán)集中 流以流體連通。
[0004] 在某些方面，處理系統(tǒng)進一步包括陽離子交換樹脂裝置，其與第一流動通道以流 體連通。在另一方面，處理系統(tǒng)進一步包括廢棄物流，其與再循環(huán)集中流以流體連通。
[0005] 在另一方面，本發(fā)明所述的方法和系統(tǒng)提供了一種用來處理水的方法，所述水包 括使集中流再循環(huán)通過電化學水處理裝置的第一入口和第一出口；使稀釋流再循環(huán)通過電 化學水處理裝置的第二入口和第二出口；測量至少一種再循環(huán)稀釋流的特性；并且，至少 部分基于再循環(huán)稀釋流的至少一個已測量的特性，對流入再循環(huán)集中流的含有酸性水的第 一流動通道進行控制。在另一方面，用于處理水的方法進一步包括，至少部分基于再循環(huán)稀 釋流的至少一個已測量的特性，對流入再循環(huán)集中流的含有進料水的第二流動通道進行控 制。
[0006] 在另一方面，用于處理水的方法進一步包括測量進料流的至少一個特性。在某些 方面中，所述方法進一步包括，至少部分地基于進料流已測量的特性，對第一流動通道進行 控制。
[0007] 廢棄物流.在另一個方面，用于處理水的方法進一步包括將部分再循環(huán)集中流排 到廢棄物流中。
[0008] 在另一方面，用于處理水的方法進一步包括，通過與電化學水處理裝置的第二入 口和第二出口以流體連通的存儲系統(tǒng)的第一出口，形成產(chǎn)品流。在另一個方面，所述方法進 一步包括，至少部分地基于與存儲系統(tǒng)的第一進口以流體連通的流體的至少一個已測量的 特性，對流到電化學水處理裝置的流量進行控制。在另一方面，所述方法進一步包括測量產(chǎn) 品流的至少一個特性。在另一個方面，所述方法進一步包括，至少部分地基于產(chǎn)品流的至少 一個已測量的特性，控制到產(chǎn)品流的流量。
[0009] 在一個方面，本發(fā)明所述的方法和系統(tǒng)提供了一種用于提供凈化水的方法，該方 法包括：使再循環(huán)稀釋流穿過在電化學水處理裝置中的至少一個消耗隔室的入口和出口； 測量再循環(huán)稀釋流的至少一個特性；根據(jù)至少一個已測量的特性，計算再循環(huán)稀釋流的 LSI ;確定上述已測量的LSI與目標LSI之間的差異；以及，至少部分地基于在已測量的LSI 與目標LSI之間的差異，對控流裝置中的流動通道進行控制。在一個方面，所述方法進一步 包括：使再循環(huán)集中流穿過電化學水處理裝置中的至少一個集中隔室的入口和出口。在另 一個方面，所述方法進一步包括：提供一種與再循環(huán)集中流以流體連通的酸性水流，并且， 至少部分地基于上述已測量的LSI與目標LSI之間的差異來控制到再循環(huán)集中流的含有酸 性水流的流動通道。
[0010] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的優(yōu)勢和特點，以及這些和其他的目的，將通過下文引 用的描述和附圖而變得顯而易見。此外，應當理解的是，在本發(fā)明中所描述的多個實施方案 的特征并不互相排斥，并且能夠以多種組合和排列存在于本發(fā)明中。
[0011] 附圖簡要說明
[0012] 本發(fā)明所描述的系統(tǒng)和方法的非限制性實施方案將通過舉例的方式進行描述，并 且可選地，根據(jù)附圖進行描述。在下述描述中，關(guān)于下述附圖，在此描述了本發(fā)明中所述的 系統(tǒng)和方法的多種實施方案，其中：
[0013] 附圖1是常規(guī)處理系統(tǒng)的工藝流程圖，該常規(guī)處理系統(tǒng)不具備陽離子交換媒介裝 置；
[0014] 附件2是依據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的一個或多個實施方案的處理系統(tǒng)的工 藝流程圖；
[0015] 附圖2A指的是在附圖2中所示的工藝流程圖，其中，依據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方 法的一個或多個實施方案，用粗線突出顯示了特定的凈化液體流動通道；
[0016] 附圖2B指的是附圖2中所示的工藝流程圖，其中，根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法 的一個或多個實施方案，用粗線突出顯示了特定的凈化液體流動通道；
[0017] 附圖3指的是在依據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法以及對照處理系統(tǒng)的一個實施方 案的處理系統(tǒng)期間進行的比較研究的圖示說明；
[0018] 附圖4是一種處理系統(tǒng)的工藝流程圖，其依據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的一個或 多個實施方案；以及
[0019] 附圖5指的是在本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的一個或多個實施方案中進行的優(yōu)化 研究的圖示說明。

【具體實施方式】
[0020] 對于一些應用而言,例如工業(yè)應用、商業(yè)應用、居住應用或家庭應用，這些應用可 能并不期望水中含有硬性物質(zhì)，例如鈣和鎂。對于家庭洗衣和洗滌而言，硬質(zhì)水會需要更多 的肥皂和合成洗滌劑，同時，硬質(zhì)水能夠促使管道、鍋爐、和工業(yè)裝置中形成水垢。由鈣和 鎂、以及多種其他的金屬的化合物所形成硬度，是具有地下水的區(qū)域的地質(zhì)情況的主要性 能。當水流經(jīng)土壤和巖石時，在水中會溶解相當少量的鎂，并且將它們保存在溶液中。而溶 解到水中的鈣和酶是量中最常見的礦物質(zhì)，這種礦物質(zhì)會使水"變硬"，此外鐵、鍶、和錳通 常也是常見的會溶解到水中的成分。水的硬度包括三種類型的測量值：格令每加侖（gpg)、 毫克每升（mg/L)、或者百萬分率（ppm)。硬度通常表示同等數(shù)量的碳酸鈣（CaC03)。1格令硬 度等于17. lmg/L硬度、或者17. lppm硬度。用于水硬度的分類的典型參考線為：含有Omg/ L至60mg/L的碳酸|丐歸類為軟水；61mg/L至120mg/L的碳酸|丐歸類為中等硬度水；121mg/ L至180mg/L的碳酸鈣歸類為硬水；并且，超過180mg/L的碳酸鈣則將歸類為非常硬的水。
[0021] 堿度和硬度都是水質(zhì)的重要成分。堿度指的是，在達到指定的pH之前，酸性（氫 離子）水能夠吸收（緩沖）的量的測量值?？倝A度指的是存在于水中的堿的數(shù)量，例如，碳 酸氫鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、和氫氧化物。硬度指的是二價鹽，例如，鈣、鎂、和鐵的總濃度，但不 對這些元素的哪一個或哪幾個是硬度的來源進行準確鑒別。
[0022] 離子交換指的是在固體（例如，離子交換樹脂）與液體（例如，水）之間離子的可 逆交換。由于離子交換樹脂可作為"化學海綿"，因而它們能夠理想地適用于從水及其他液 體中有效地去除污染物。離子交換技術(shù)常用在去除水中礦物質(zhì)以及水質(zhì)軟化、廢水回收、以 及其它的水處理工藝中。離子交換樹脂也常被用于各種專門的應用中，例如，化學加工、制 藥、采礦、食品、和飲料加工。
[0023] 硬水含有超過約60ppm的碳酸鈣，并且在流經(jīng)水軟化器進行使用之前通常已經(jīng)過 處理。典型地，所述水軟化器是可再充電離子交換型的水軟化器，并且是用以鈉化物的形式 存在的陽離子樹脂以及以氯化物形式存在的陰離子樹脂裝滿。當水通過樹脂床時，硬度的 主要提供者（例如，鈣和鎂的物質(zhì)）被交換為鈉。通過這種方式，所述水可以通過水軟化系 統(tǒng)進行軟化，其原因在于二價陽離子的濃度被降低，特別是鈣和鎂離子的濃度被降低。
[0024] 在水軟化系統(tǒng)中，硬性離子是與電荷相反的離子種類以離子鍵地形式進行連接， 所述電荷相反的離子種類可混合在離子交換樹脂的表面。所述離子交換樹脂最終通過離子 鍵連接的硬性離子種類而變得飽和，并且因此必須對保護的離子交換樹脂進行再生。所述 再生包括使用更易溶解的離子種類（例如，氯化鈉）來取代已連接的硬性物質(zhì)。連接到離 子交換樹脂上的硬性物質(zhì)可通過鈉離子進行取代，并且所述的離子交換樹脂再次準備用于 之后的水軟化步驟。但是，對于每個當量的鈣被移除，就需要將等量的鈉添加到凈化水中。 因此，雖然所述水被軟化，但是一些消費者可以發(fā)現(xiàn)用鈉離子進行取代的硬度是不可取的。 此外，當對這些離子交換床進行充電時，所得的鹽水必須加以處置，并且常常排出到污水處 理系統(tǒng)中，在無水處理系統(tǒng)中可使所述鹽水變得可重新進入地下水。最近，在某些地區(qū)，將 鹽水排放到生活污水的污水處理系統(tǒng)中或排放到環(huán)境中是被管制的或者是被禁止的。
[0025] 其他的軟化水的方法包括反滲透裝置的應用，該反滲透裝置能夠提供高純度的 水，但是通常情況下其是在緩慢地速率下進行的，并且需要使用高壓泵。此外，很多的反滲 透薄膜會由于溶解材料（例如氧化硅）的存在而被污染，而且在井水中通常會存在氧化硅。
[0026] 飲用水的特性通常與高度純化的水有關(guān)。但是，只要所述的水沒有微生物污染，那 么最好的飲用水可以不一定是最高的化學純度。例如，已經(jīng)提純至高電阻率（例如，高于大 約1兆歐姆（megaOhm))的水，可能會因為缺少離子濃度從而對于材料（例如，銅）變得"饑 餓"并且因而具有腐蝕性，而這些材料可能會應用于水管路系統(tǒng)中。此外，添加到水中有利 的或者需要的化學物質(zhì)（例如，氟化物和氯化物）可能會隨著不需要的物質(zhì)一起被清除，從 而導致可能需要對所述的水進行重新加強。在一些地區(qū)，為了符合健康和安全規(guī)定，要求最 低水平的鈣含量，并且因此能夠從水源中清除超過例如90%或99%的鈣的高度提純系統(tǒng) 就可能是不合適的。
[0027] 電化學水處理裝置的性能，特別是在硬水應用中，受限于有硬性離子（例如當和 鎂）所產(chǎn)生的沉淀。當水超過了溶解極限，那么硬性離子（例如鈣和鎂）會以晶體形式析 出。確定上述溶解極限的其中一種方法是Langelier飽和指數(shù)（LSI)。所述Langelier飽 和指數(shù)（有時還可稱為：Langelier穩(wěn)定指數(shù)）指的是一種計算出的量值用于預測水的碳 酸鈣穩(wěn)定性。LSI可以根據(jù)一種標準方法進行計算，例如ASTM D 3739。所得到的值就可指 出所述水是否會沉淀、溶解、或是處于碳酸鈣平衡狀態(tài)。
[0028] Langelier飽和水平類似于使用pH作為主變量的飽和的概念。LSI可表示為在實 際系統(tǒng)pH與飽和pH之間的差異。LSI可以理解為所需的是水平衡的pH變化。具有1. 0的 LSI的水位超過飽和度一個PH單位。pH降低一個單位將使得所述的水平衡。這種情況的 產(chǎn)生是由于以CO,形式存在的總的堿性部分由于pH的降低而減少。當LSI > 0時，水為 非常飽和的，并且易于沉淀出CaC03的水垢層。當LSI = 0或者接近于0時，水是CaC03飽 和的（處于平衡狀態(tài)）。CaC03的水垢層既不會沉淀也不會溶解。水質(zhì)、溫度的變化、以及 蒸發(fā)都能夠改變所述指數(shù)。當LSI < 0時，水是沒有飽和的，并且易于使固態(tài)CaC03溶解。
[0029] 那么LSI是負數(shù)，并且這種水具有非常有限的產(chǎn)生水垢的可能性。如果所述的實 際pH超過了飽和pH，此時LSI則是正值，并且是CaC0 3過飽和的，那么這種水具有形成水垢 的傾向。當正的指數(shù)數(shù)值增加時，產(chǎn)生水垢的可能性也增加。
[0030] LSI數(shù)值還依賴于溫度，當水的溫度升高LSI數(shù)值將會更加正的。這種情況特別是 在使用井水的情況下具有影響。當水最初離開井時水的溫度通常顯著地低于所述井所供應 的建筑內(nèi)部的水的溫度，或者是顯著低于進行LSI測量的實驗室或者處理單元內(nèi)的水的溫 度。所產(chǎn)生的溫度的升高能夠致使產(chǎn)生水垢，特別是在熱水加熱器中。相反地，降低水溫的 系統(tǒng)將會具有較少的水垢。
[0031] 電化學去離子單元包括電滲析（ED)、反向電滲析（EDR)、電去離子（EDI)、電容去 離子、連續(xù)電去電離（CEDI)、以及可逆連續(xù)電去電離（RCEDI)。
[0032] 電去離子（EDI)是可用于去除礦物質(zhì)、純化、或者處理水的方法之一。EDI是一 種能夠從流體中移出可電離的物質(zhì)的方法，該方法使用電學活性媒介和電勢來改變離子傳 輸。所述電學活性媒介可運行從而交替地收集和釋放電離的物質(zhì)，或者用來通過離子的或 電子的置換機制來連續(xù)促使離子的遷移。EDI裝置可包括具有永久或者臨時電荷的媒介，并 且可被配置用于引起電化學反應，該電化學反應旨在獲得或提高性能。這些裝置還可包括 電學活性薄膜，例如半滲透離子交換或雙極膜。
[0033] 連續(xù)電去電離（CEDI)指的是這樣的一種過程，其中主要的尺寸參數(shù)是通過媒介 的傳遞，而不是媒介的電離能力。一種CEDI裝置包括一個或多個電活性半滲透陰離子和陽 離子選擇薄膜。在這些薄膜之間的間隔被設置為用于構(gòu)建具有入口和出口的液流隔室。外 部電源應用在薄膜建議及隔室的邊界從而施加一種橫向直流電場。
[0034] 電容去離子（CapDI)裝置被用于從一種媒介（例如，硬水）中移出離子材料，通過 將電壓應用于一對具有納米級尺寸的孔的電極上從而使這對電極極化。其使得離子材料被 吸附到上述一對電極的至少一個的表面上。在所述電容去離子（CapDI)裝置中，將低直流 電壓應用于上述的一對電極上，并且含有溶解的離子的媒介隨后在兩個電極間流動，溶解 在媒介中的陰離子被吸附并且集中于正極上，并且溶解在媒介中的陽離子被吸附并且集中 于負極上。當反方向提供電流時，例如，通過電學上的使兩個電極短路，所述集中的離子就 可從正極和負極釋放出來。由于所述電容去離子（CapDI)裝置不能夠使用高電位差，因而 能量轉(zhuǎn)換效率是高的。由于離子吸附到電極上，所述電容去離子（CapDI)裝置可去除有害 離子以及硬性組分。由于所述電容去離子（CapDI)裝置不能夠通過使用化學制品用來使電 極恢復，因此，所述的電容去離子（CapDI)裝置的環(huán)境影響具有相對較低。
[0035] 在電化學水處理流程中的潛在的問題之一是具有形成不溶性鈣或鎂沉淀物的風 險。當在高濃度的Ca 2+和/或Mg2+條件下，同時是在高pH值時，可形成這些沉淀物。因此， 在電化學水處理裝置的集中隔室中，由于硬性離子濃度的升高，或者是其中的水被移出但 沒有降低硬性離子濃度，所以使得LSI增加。許多電化學水處理裝置被設計用于將所述LSI 維持在大約0至2的數(shù)值范圍內(nèi)。為了維持上述數(shù)值，所述集中隔室中需要更多的水，因而 導致較大量的廢水。因而導致了在運轉(zhuǎn)電化學水處理裝置時的低效現(xiàn)象。
[0036] 通常，電化學水處理裝置被設計用于移除盡可能多的離子。對于許多工業(yè)和商業(yè) 應用而言，這種高度提純的水是有利的；但是，這種水平的純度可能對于其他的應用而言是 不期望的，例如，家庭用水供水系統(tǒng)，其中某些水平的鈣含量可能是有利的。此外，高度提純 的水可能是具有腐蝕性的，并且可能易于侵蝕通常存在于配水系統(tǒng)內(nèi)的銅管。某些配水系 統(tǒng)可能包括鉛焊接接頭，同時，重金屬（例如鉛）也可能通過上述管道過濾到水中。
[0037] 如在本發(fā)明中使用的，就水或流體而言的術(shù)語"處理的"涉及的是低TDS、低LSI的 水和/或低電導率的水。在本發(fā)明所公開的一些實施方式中，低電導率的水具有大約180 微西門子每厘米（yS/cm)至大約300微西門子每厘米（yS/cm)的TDS。如在本發(fā)明中使 用的，低LSI的水具有小于大約2的LSI，優(yōu)選的為限于大約1的LSI，并且更為優(yōu)選的為低 于〇或大約為〇的LSI。
[0038] 如在本發(fā)明中使用的，與任何裝置有關(guān)的短語"處理裝置"或者"提純裝置"或者 "設備"，都可用于從被處理的流體中移除或者減少任何不需要的物質(zhì)的濃度水平。適當?shù)?處理裝置的實例包括，但不限于，離子交換樹脂裝置、反滲透裝置、電去離子裝置、電滲析裝 置、超濾（ultrafiltration)裝置、微濾（microfiltration)裝置、以及電容去離子裝置。
[0039] 如在本發(fā)明中使用的，短語"電化學水處理裝置"涉及任何數(shù)量的電化學水處理裝 置，非限制性實施例包括，但不限于，電去離子裝置、電滲析裝置、電容去離子裝置、以及它 們的組合，并且包括，當他們不是不一致或不是與本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的裝置和/或 技術(shù)的原理相反的時候，可以根據(jù)本發(fā)明中所述的系統(tǒng)和方法的原理使用所述裝置。
[0040] 如在本發(fā)明中使用的，"硬度"涉及的是一種由于在水中存在高價陽離子而形成 的狀態(tài)，高價陽離子例如鈣、鎂、或者其它金屬，這種狀態(tài)對水的清潔能力以及水的"感覺 (feel) "產(chǎn)生不利的影響，并且可能會提高水垢產(chǎn)生的可能性。硬度通常通過測量鈣和鎂物 質(zhì)的濃度進行定量。在某些實施方式中，不期望的物質(zhì)可以包括硬性離子物質(zhì)。
[0041] 如在本發(fā)明中使用的，術(shù)語"系統(tǒng)產(chǎn)率"還涉及了處理系統(tǒng)回收率，意思是廢棄物 相對于產(chǎn)品的量?？赏ㄟ^使用下述的計算方法來確定系統(tǒng)產(chǎn)率/回收率：
[0042] 系統(tǒng)產(chǎn)率=【產(chǎn)品體積八廢棄物體積+產(chǎn)品體積）】*100
[0043] 如在本發(fā)明中使用的，與本發(fā)明所述的方法和系統(tǒng)相關(guān)的術(shù)語"監(jiān)測"涉及任何行 動，其包括檢測、測量、計算、以及其他任何行為，其包含用于獲得與操作或者過程有關(guān)的信 息的試驗信息或者數(shù)據(jù)或者其它任何測量。
[0044] 電學電導率（EC)指的是水能夠"負載"電流的量，并且，間接地指出在水中溶解的 固體或者離子的量。去離子水具有非常低的電導率值（幾乎為0);因此，在水中出現(xiàn)較多 的溶解的固體和離子，那么所述的水能夠傳導更多的電流。與溫度傳感器連接的電導探針 能夠測量出液體的電阻。淡水通?？煞从吵鲈谖⑽鏖T子每厘米單位（μ s/cm)中的電學電 導率。
[0045] 總?cè)芙夤腆w量（TDS)指的是流動的帶電離子的總量，其包括溶解在給定量的水中 的溶解的礦物質(zhì)、鹽、或者金屬，以毫克每單位體積水（mg/L)為單位進行表達，也可以成為 百萬分率（ppm)來表示。TDS是與水的純度和性質(zhì)以及水純化系統(tǒng)有關(guān)，并且影響所有消費 的、居住用的、或者使用的水，不論是有機物還是無機物。術(shù)語"溶解的固體"指的是溶解在 水中的任意礦物質(zhì)、鹽、金屬、陽離子或者陰離子，并且包括除了純水（H 20)分子和懸浮的固 體之外存在于水中的任何物質(zhì)。通常情況下，所述總?cè)芙夤腆w濃度指的是在水中的陽離子 和陰離子的總和。百萬分率（ppm)指的是任意離子相對于水的重量對重量比率。TDS是基 于水的電導率（EC)，同時純水幾乎不具備導電性。
[0046] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法涉及水處理或提純系統(tǒng)，以及為工業(yè)、商業(yè)、居住的、以 及日常設施提供處理過的水的方法。本發(fā)明提供一個或多個實施方式用于描述將水用作流 體，但是并不局限于此。例如，當指的是對水進行處理時，人們可以相信，根據(jù)本發(fā)明所述的 系統(tǒng)和方法，也能夠?qū)ζ渌牧黧w進行處理。此外，當指的是系統(tǒng)的組件或者指的是與水或 水的性質(zhì)相關(guān)的調(diào)整、修改、測量、或者操作的方法時，本發(fā)明所述的處理系統(tǒng)和裝置可認 為是在實例中可適用的。用來被處理的流體還可能是這樣一種流體，該流體是一種包含水 的混合物的流體。
[0047] 在一個方面，本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法提供了經(jīng)由各種各樣水源類型得到的純化 的或者處理過的水。可能的水源包括井水、地表水、城市用水、以及雨水。所述處理過的產(chǎn) 品可能用于一般性的使用、或者用于人類食用或其他家庭用途，例如，洗浴、洗燙、以及清洗 碗碟。
[0048] 在另一方面，本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法能夠被操作用于降低產(chǎn)生任何水垢或者污 垢的可能性，所述水垢或者污垢是在生產(chǎn)處理過的水的時候生成的。在處理系統(tǒng)包括其組 件（例如泵、閥門、和流體管道）中，通過將具有高度傾向于產(chǎn)生水垢的流動的液體替換為 具有較低至幾乎沒有傾向于形成水垢的液體（例如具有低LSI的水），從而對水垢或者污垢 的形成進行抑制。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的一個或多個實施方式，所述的處理系統(tǒng)收到來自 水源的水，并且隨后使其通過處理過程序，從而產(chǎn)生具有目標特性的產(chǎn)品流。所述處理系統(tǒng) 依據(jù)至少一個或多個處理裝置可具備水存儲系統(tǒng)，非限制性實施例包括：電化學水處理裝 置、反滲透裝置、電滲析裝置、離子交換樹脂裝置、電容去離子裝置、微濾裝置、和/或超濾 裝直。
[0050] 根據(jù)一個或多個實施方式，本發(fā)明所描述的系統(tǒng)和方法提供了添加氫離子（Η+)到 水中，其有助于降低處理過的水的腐蝕性。添加到水中的氫其本身可通過溶解的氫的可檢 測的增加或氧化物濃度所產(chǎn)生的降低來表示。同時，其也可能提供期望的抗氧化特性。本 發(fā)明所述的方法和系統(tǒng)的優(yōu)點包括，例如，從系統(tǒng)中排出更少體積的廢水，由于防止了水垢 形成而增強了過程組件（例如，閥門、管道、傳感器、以及處理裝置）的防護。進一步的優(yōu)點 包括從某些過程組件上去除水垢的能力，以及減少一種或多種與處理系統(tǒng)相關(guān)的維護成本 的能力。
[0051] 在一方面，本發(fā)明提供了用于控制至少一個集中回路的LSI的系統(tǒng)和方法，通過 允許具有已流過陽離子交換樹脂裝置的水與集中回路補充水流體連通，所述集中回路再循 環(huán)通過陽離子交換樹脂裝置。
[0052] 在某些方面，所述再循環(huán)集中回路具有至少大約2的目標LSI，優(yōu)選的至少大約1 的目標LSI，并且更為優(yōu)選的至少或者大約0的目標LSI。在某些方面，所述再循環(huán)集中回 路具有大約2的目標LSI。
[0053] 在另一方面，本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法由于減少由處理系統(tǒng)允許離開的離子負載 從而提供了凈化水。此外，作為處理過程結(jié)果的廢水排放的總量可能顯著地少于常規(guī)處理 過程排出的量，例如，廢水排放可能少于25%，少于20%，或者少于10%的處理過的水的總 體積。
[0054] 在另一方面，本法明所述的系統(tǒng)和方法至少部分基于存儲在一個或多個存儲系統(tǒng) 中的水的導電性，從而控制補進料水水源至再循環(huán)集中流。在一方面，如果存儲在一個或多 個存儲系統(tǒng)中的水的導電性超過大約400 μ S/cm，那么再循環(huán)集中流的導電性會通過至少 一部分酸性水流的添加而被降低，所述酸性水流已經(jīng)流經(jīng)陽離子交換樹脂裝置。在另一方 面，如果存儲在一個或多個存儲系統(tǒng)中的水的導電性低于大約400 μ S/cm，那么酸性水流會 通過旁通管，并且進料水會作為補進料水用于再循環(huán)集中流。在某些方面，控制補進料水水 源至再循環(huán)集中流是至少部分基于存儲于一個或多個存儲系統(tǒng)中的水的硬度。在另一方 面，制補進料水水源至再循環(huán)集中流是至少部分基于與水處理系統(tǒng)流體連通的進料水的堿 度。在某些實施方式中，當存儲于一個或多個存儲系統(tǒng)中的水的硬度時在大約8gpg至大約 lOgpg的范圍內(nèi)，并且與水處理系統(tǒng)流體連通的進料水的堿度低于大約200ppm(或者沒有 明顯高于200ppm)的時候，所述酸性水流會通過旁通道，并且所述進料水被作為補進料水 用于再循環(huán)集中流。
[0055] 在某些方面，以具有1. 14的LSI值為特征的水具備下述特征：pH為7. 4、鈣硬度為 860ppm、堿度為860ppm、溫度為20°C。在另一方面，以具有1. 14的LSI值為特征的水具備 下述特征：pH為8. 0、鈣硬度為400ppm、堿度為860ppm、溫度為20°C。
[0056] 在一個方面，本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法提供了一種處理水的方法。所述方法可包 括使至少一部分集中流再循環(huán)通過電化學水處理裝置，將部分已經(jīng)通過陽離子交換系統(tǒng)的 水引導至再循環(huán)集中流，并且，根據(jù)預先設定的排放方案排出部分集中流。
[0057] 在另一方面，本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法用以將水引導進入電化學水處理裝置中， 從而產(chǎn)生再循環(huán)稀釋流。
[0058] 在某些非限制性實施方式中，本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法包括一種電化學水處理裝 置。所述電化學水處理裝置非限制性實例包括電去離子裝置、反向滲透裝置、離子交換樹脂 床、電滲析裝置、電容去離子裝置、雙極性膜脫鹽裝置、以及它們的任何組合。
[0059] 本發(fā)明所述的處理系統(tǒng)的一個或多個實施方式包括一種或多種流體控制裝置，例 如泵，閥門，調(diào)節(jié)閥，管道，連接器，控制器，能源，以及它們的任何組合。
[0060] 根據(jù)一個或多個實施方式，本發(fā)明所述的處理系統(tǒng)進一步包括一個或多個泵。用 于抽取和/或再循環(huán)流體的各種泵可與處理系統(tǒng)結(jié)合應用。所述泵可以在粗粒系統(tǒng)的一個 或多個組件的內(nèi)部和/或外部，和/或可以以另外的方式與處理系統(tǒng)結(jié)合。所述泵的非限 制性實例包括電動泵、氣動泵、以及液壓泵。所述泵能夠通過能源進行驅(qū)動，所述能源可以 是任何常規(guī)能源，例如，汽油驅(qū)動電動機、柴油驅(qū)動電動機、太陽能電動機、電力電動機、以 及它們的任何組合。
[0061] 根據(jù)一個或多個實施方式，本發(fā)明所述的方法和系統(tǒng)進一步包括一個或多個閥 門。根據(jù)一個或多個實施方式，適用于控制的閥門的非限制性實施例包括，但不限于，止回 閥、閘門閥、旁通閥、電磁閥、其他類型的液壓閥、其他類型的氣動閥、安全閥、以及他們?nèi)我?的組合。適合的閥門包括單向閥和/或多路閥。在某些非限制性實施方式中，所述閥門可 以是導向閥、旋轉(zhuǎn)閥、球形閥、隔膜閥、蝶形閥、翼形閥、旋啟式止回閥、瓣閥、閉鎖式止回閥、 提升式止回閥、以及他們?nèi)我獾慕M合。所述閥門可以是手動致動（例如，由操作者進行的致 動），和/或液壓致動、氣動致動，或者以其他方式致動，包括通過一種過程控制器或者控制 系統(tǒng)進行的控制制動。所述閥門可以是一種開/關(guān)型閥門，或者可以是一種比例型閥門。
[0062] T在本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的一些實施方式中，所述處理系統(tǒng)進一步包括一個 或多個傳感器或者監(jiān)測裝置，其被配置用于測量水的至少一種性質(zhì)，或者測量所述處理系 統(tǒng)的運行狀態(tài)。傳感器的非限制性實例包括成分分析儀、pH傳感器、溫度傳感器、電導傳感 器、壓力傳感器、以及流量傳感器。在某些實施方式中，所述傳感器提供了經(jīng)讀出、或者其他 方式感知出的實時的檢測結(jié)果、所關(guān)注的性質(zhì)或者狀態(tài)。適用于在一個或多個實施方式中 使用的傳感器的一些非限制性實例包括光量傳感器、磁傳感器、射頻識別（RFID)傳感器、 霍爾效應傳感器，以及他們?nèi)我獾慕M合。
[0063] 在一個或多個實施方式中，RFID天線可被用于提供關(guān)于處理系統(tǒng)的位置信息或者 其他方面的信息，例如一種或多種水特性。所述RFID天線可檢測到目標信息，并且相關(guān)的 RFID天線控制處理器能夠?qū)⑺鲂畔鬏數(shù)较到y(tǒng)處理器中，從而給出一種內(nèi)聯(lián)的實時過程 控制方法。
[0064] 在本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的某些非限制性實施方式中，所述處理系統(tǒng)進一步包 括一種用于檢測流體流量的流量計。對于適用于本發(fā)明所示處理系統(tǒng)的某些方面的流量 計，其一個非限制性實例是霍爾效應力量及。適用于所述處理系統(tǒng)某些方面的流量計的其 他非限制性實例包括機械流量計，該機械流量計包括一種機械驅(qū)動螺翼式渦輪流量計。 [0065] 本發(fā)明的一個或多個方面包括一種控制系統(tǒng)，其被安排或被配置用于接收來自處 理系統(tǒng)中的一個或多個傳感器的一個或多個信號。所述控制系統(tǒng)可進一步被配置用于將一 種或多種輸出或控制信號提供至處理系統(tǒng)的一個或多個組件。一個或多個控制系統(tǒng)可通過 使用一種或多種計算機系統(tǒng)進行實施。所述計算機系統(tǒng)可以是，例如，一種多用途計算機， 該多用途計算機例如哪些基于Intel PENTIUM?型處理器、Motorola PowerPC? 處理器、Sun UltraSPARC?處理器、Hewlett-Packard PA-RISC?處理器、或任何其 他類型處理器或它們的組合的計算機。任選地，所述計算機系統(tǒng)可包括PLC、專門編程的計 算機系統(tǒng)、專用硬件例如專用集成電路（ASIC)、或用于分析系統(tǒng)的控制器。
[0066] 在一些實施方式中，所述控制系統(tǒng)可以包括一種或多種處理器，所述處理器與一 個或多個存儲設備相連接，所述存儲設備可包括，例如，磁盤驅(qū)動存儲、閃速存儲設備、RAM 存儲設備，或者用于存儲數(shù)據(jù)的其他裝置的任意其中一個或多個。所述一個或多個存儲設 備可被用于在處理系統(tǒng)和/或控制子系統(tǒng)的運行期間存儲程序和數(shù)據(jù)。例如，所述存儲設 備不但可用來存儲與在一段時間內(nèi)參數(shù)相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，還可用于存儲當前的運行數(shù)據(jù)。 可將包括執(zhí)行本發(fā)明實施方式的程序代碼的軟件，存儲在計算機的可讀和/或可寫的非易 失性記錄媒介上，然后再將其復制到一個或多個存儲設備從而可通過一個或多個處理器進 行實施。所述程序代碼可以多種編程語言的任意一個進行編寫，所述編程語言例如梯形圖、 Java、Visual Basic, C 語言、C# 語言、或 C++ 語言、Fortran 語言、Pascal 語言、Eiffel 語 目、Basic語目、COBOL語目、或任意的多種它們的組合。
[0067] 控制系統(tǒng)的組件可通過一種或多種互聯(lián)機制進行聯(lián)接，其可包括一個或多個總 線，例如，在被集成到同一裝置中的組件之間；和/或一種或多種網(wǎng)路，例如，在位于單獨分 離裝置上的組件之間。所述互聯(lián)機制使得通信，例如數(shù)據(jù)、指令，能夠在系統(tǒng)的組件之間進 行交換。
[0068] 所述控制系統(tǒng)可進一步包括一個或多個輸入裝置（例如，鍵盤、鼠標、追蹤球、傳 聲器、觸摸式屏幕），以及一個或多個輸出裝置（例如，打印裝置、顯示屏幕、或者揚聲器）。 此外，所述控制系統(tǒng)可包含一個或多個接口，其可連接至連通網(wǎng)路，其他的或者作為該網(wǎng)絡 的一種選擇，其可以是通過所述控制系統(tǒng)的一個或多個組件構(gòu)成的。
[0069] 根據(jù)一個或多個實施方式，一個或多個輸入裝置可包括一個或多個傳感器，用于 測量在處理系統(tǒng)中的流體的一個或多個參數(shù)?；蛘撸蓪鞲衅?、計量閥和/或泵、和/或所 有這些組件連接到一個連通網(wǎng)路中，其可有效地耦合至控制系統(tǒng)上。例如，傳感器可被配置 為輸入裝置，其直接地連接到控制系統(tǒng)上。此外，用于處理組成部分的一個或多個輸入源的 計量閥和/或泵可被配置為輸出裝置，其可連接至所述控制系統(tǒng)上，并且它們中的任何一 個或多個都可與其他輔助的計算機系統(tǒng)或組件耦合從而與連通網(wǎng)路另一邊的控制系統(tǒng)連 通。這樣的配置允許一個傳感器位于與另一個傳感器顯著間隔的位置，或者可使任意的傳 感器位于與任何子系統(tǒng)和/或控制器顯著間隔的位置上，同時仍然可在其之間頭功數(shù)據(jù)。
[0070] 在某些實施方式中，計算機可耦合至服務器上，并且可耦合至多個不同的輸入裝 置上。所述輸入裝置可包括，例如，一種無線通訊裝置（例如，一種無線射頻識別（RFID)天 線），一種或多種傳感器，一種具有虛擬鍵盤的觸摸式屏幕，以及一種或多種監(jiān)測裝置。根據(jù) 本發(fā)明的目的，屬于"監(jiān)測"可被定義為包括，以一種非限制性方式，例如閱讀、觀察、評價、 識別等的行為。此外，RFID天線、任何傳感器、和/或觸摸式屏幕可被配置用于同時作為 輸入裝置和/或輸出裝置進行操作。所述觸摸式屏幕是可選擇的，并且可任選地包括其他 益智的輸入裝置，例如，鍵盤、鼠標、觸摸板、控制桿、遙控裝置（不論是無線的還是使用線 的）、追蹤球、移動裝直、等等。
[0071] 在某些非限制性實施方式中，計算機可被無線地耦合至服務器以及RFID天線以 及一個或多個另外的傳感器上。所述RFID天線可接受來自RFID裝置（例如標簽裝置）的 輸入信息，所述RFID裝置安全或以其他方式與處理系統(tǒng)的一個或多個組件相連通，并且在 一個或多個水處理再循環(huán)期間收集的其他的監(jiān)測信息可補充到所述RFID裝置中。當所述 RFID裝置借助RFID天線相連通時，可將任何編程到RFID裝置中的信息下載到計算機上，并 且移動至服務器中。所述RFID裝置還可包括一種加密裝置。
[0072] 所述控制系統(tǒng)可包括一種或多種類型的計算機存儲媒介，例如可讀的和/或可寫 的非易失性記錄媒介，在其中可存儲信號用于定義由一個或多個處理器執(zhí)行的程序指令。 所述存儲或者記錄媒介例如可以是一種磁盤或者閃存。在操作過程中，所述處理器可導致 數(shù)據(jù)從存儲媒介中讀入到內(nèi)存裝置中，所述數(shù)據(jù)例如執(zhí)行本發(fā)明一種或多種實施方式的編 碼，該內(nèi)存裝置允許通過一個或多個處理器以至更快的存取這些信息。所述內(nèi)存裝置是一 種易失性的、隨機存取內(nèi)存，例如一種動態(tài)隨機存取內(nèi)存（DRAM)、或靜態(tài)內(nèi)存（SRAM)、或者 任何其它適用裝置，這些裝置可促進信息在一個或多個處理器之間的相互傳遞。
[0073] 在某些實施方式中，所述處理系統(tǒng)還可包括一種控制器，用來調(diào)節(jié)、監(jiān)測、或者管 理所述處理系統(tǒng)的至少一種操作參數(shù)及其組件?？刂破骺砂ㄒ环N基于微處理器的裝置， 例如一種可編程邏輯控制器（PLC)或者一種分布式控制系統(tǒng)，其可接受或者發(fā)送輸入和輸 出信號值處理系統(tǒng)的一個或多個組件中。在某些實施方式中，所述控制器可管理在一種開 環(huán)或者閉環(huán)控制方式中的所述處理系統(tǒng)的操作條件。例如，所述控制器，在開環(huán)控制下，可 想處理系統(tǒng)提供信號從而對水進行處理，并且沒有測量任何操作條件。所述控制器還可在 閉環(huán)控制下對所述操作條件進行控制，從而任意一個或多個操作參數(shù)可根據(jù)測量的（例如 通過傳感器）操作條件進行調(diào)節(jié)。在另一個實施方式中，所述控制器可進一步包括一種通 信系統(tǒng)，例如，一種遠程通訊裝置，用來將測量的操作條件或者操作參數(shù)傳送或者發(fā)送至遠 程站中。
[0074] 所述控制器或其組件或其分部，在分布式控制系統(tǒng)中可選擇地作為一種專用系統(tǒng) 或者作為一種專用可編程邏輯控制器（PLC)使用。此外，應當理解的是，本發(fā)明的一個或多 個技術(shù)特征或者方面可應用于軟件、硬件、或固件，及其任意的組合。例如，可通過一個或多 個控制器執(zhí)行的一種算法的一個或多個片段可在不同的計算機上完成，這樣反過來又可通 過一個或多個網(wǎng)路連通。
[0075] 根據(jù)附圖1-5對本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的一個或多個實施方式進行描述。在這 些附圖中，加黑的、粗體線強調(diào)了某些典型的路徑，通過這些路徑液體可根據(jù)所描述的液體 回路或液體流進行流動。
[0076] 附圖1是處理系統(tǒng)的操作流程圖，其中不具備陽離子交換介質(zhì)裝置。所述處理系 統(tǒng)包括一種再循環(huán)集中流，其流體連接到電化學水處理裝置19的至少一個出口上。例如， 所述再循環(huán)集中流可連接到歧管出口（未顯示），所述歧管出口可聚集離開隔室的液體，例 如，所述電化學水處理裝置19的消耗隔室或者收集隔室。所述再循環(huán)集中流還可以通過如 附圖1所示的泵34以及閥門1和2連接到電化學水處理裝置19的一個入口和一個出口上。
[0077] 附圖2是處理系統(tǒng)的操作流程圖，其依據(jù)本發(fā)明所述的包含一個或多個流體回路 的系統(tǒng)和方法的一個或多個實施方式。在流體回路中所示的進料流5將水從一種水源提供 或者流體連通至處理系統(tǒng)40中。所述水源的非限制性實施例包括飲用水源，例如城市用 水、井水；非飲用水源，例如，含鹽源或海水；預先處理的純水；以及它們的任意組合。在一 些情況下，一種處理系統(tǒng)，例如進化系統(tǒng)和/或除氯系統(tǒng)，在所述處理系統(tǒng)含有上述進料流 之前，對水進行處理。所述進料流可含有溶解的鹽類或離子的或可電離的物質(zhì)，其包括鈉、 氯化物、氯、鈣離子、鎂離子、碳酸鹽、硫酸鹽、或者其他不溶解的或部分溶解的物質(zhì)或溶解 的氣體，例如二氧化硅和二氧化碳。所述進料流還可包含其他物質(zhì)，例如氟化物、氯酸鹽、和 溴化物。
[0078] 根據(jù)一個或多個實施方式，處理系統(tǒng)40板塊一種流體分配系統(tǒng)。所述分配系統(tǒng) 包括可流體連通的組件，用以提供在處理系統(tǒng)的組件之間流體連通，例如，提供在凈化水之 間的連通，由存儲裝置24到產(chǎn)品流23。所述分配系統(tǒng)可包括任意布置的管道、閥門、三通、 泵、歧管、以及它們?nèi)我獾慕M合，用以提供穿過處理系統(tǒng)40的流體連通，以及使用者可用的 穿過一個或多個產(chǎn)品流或存儲裝置的流體連通。在某些實施方式中，所述分配系統(tǒng)進一步 包括一種住戶或住宅用水分配系統(tǒng)，包括但不限于，與一個或多個使用端的連接，例如水槽 水龍頭、淋浴頭、洗衣機以及洗碗機。例如，處理系統(tǒng)40可連接到住戶的冷水、熱水、或二者 的分配系統(tǒng)上。泵及真空源可與流體分配系統(tǒng)的各種組件流體連通，用于通過對液體施加 壓強來控制液體流的目的。這種加壓的液體流可進一步包括一種穩(wěn)壓器，其中可更容易地 對上述壓強進行控制。流體還可由于重力引起流動。
[0079] 流體回路可進一步包括一種旁通閥27,用于允許液體通過管道6和發(fā)明25c，從而 與產(chǎn)品求23連通；或者,相反地，用于允許液體通過閥門25a,流量計26,和預過濾器7。旁 通閥27通過操作使得流體由進料流5經(jīng)過管道6 (并且因此繞過處理系統(tǒng)），或者用于使進 料流經(jīng)過處理系統(tǒng)的一個或多個組件。
[0080] 預過濾器裝置7可是一種預過濾器或者雨中預處理裝置，其目的在于：在將水進 一步引入到處理裝置40的一個或多個組件之前，將任何不符合需要的物質(zhì)的部分從水中 移除。預過濾器裝置的非限制性實施例包括，例如，碳或木炭過濾器，其可被用于移除至少 部分的任意氯（包括活性氯），或者用于移除任何可能阻塞或妨礙在處理系統(tǒng)工藝流程中 任何組件的操作的物質(zhì)。其他預處理裝置的實施例包括，但不限于，離子交換裝置，機械過 濾器，以及反滲透裝置。預處理系統(tǒng)可被設置在操作系統(tǒng)40的任何位置上。例如，在通過電 化學水處理裝置19進行處理之后，進入到存儲系統(tǒng)24的水可能包含少量的氯，或者不再含 有氯（或者其他任何替代消毒劑）。為了維持在存儲系統(tǒng)24中的殘留氯的水平，所述水可 以與來自進料流5的未凈化水進行混合。優(yōu)選地，加氯的水可以以這樣一種速率進行添加， 該速率指適合于產(chǎn)生含有足夠用于抑制細菌學活性的氯的混合水的速率?；钚月戎傅氖前?含一種物質(zhì)的氯，這種物質(zhì)可顯示出抗微生物活性。在本發(fā)明中，有效氯濃度被定義為一種 活性氯化合物的濃度，活性氯化合物例如是次氯酸鈉、活性氯化合物可抑制存儲系統(tǒng)24中 細菌（例如大腸桿菌）的增長。因此，在存儲系統(tǒng)24中進料水和處理過的水進行混合依據(jù) 的比例可以根據(jù)一些影響因素來確定，影響因素包括電化學水處理裝置19的效率、所需的 有效氯濃度、存儲系統(tǒng)24中含有的水被消耗的速率、存儲系統(tǒng)24的溫度、以及進料水的水 源和特性。預處理裝置還可以是，例如，一種微粒過濾器、通氣裝置、或者降氯過濾器，并且 可包括并聯(lián)的或一系列的多個裝置，或者大量裝置。預處理裝置7可被設置在存儲裝置24 的上流或下流，或可被設置于電化學水處理裝置19的上游，以便在存儲系統(tǒng)24中使至少一 些氯的物質(zhì)保留并且在水進入所述電化學水處理系統(tǒng)19之前可將這些氯移除。
[0081] 根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的某些實施方式，處理系統(tǒng)40還可包括一種探針 或傳感器，例如，一種水特性傳感器、其具有在處理系統(tǒng)40中測量至少一種物理性質(zhì)的能 力。例如，所述傳感器可以是一種裝置，其可測量水的電導率、pH、溫度、壓強、成分、和/或 流速。所述探針或傳感器可被安裝或設置在處理系統(tǒng)40內(nèi)，用于測量一種特別優(yōu)選的水特 性。例如，探針或傳感器29c，可以是一種水的電導傳感器，其安裝在或以其他方式放置在與 存儲系統(tǒng)24連通的流體中，以便其對水的電導率進行測量。根據(jù)上述內(nèi)容可提供一種適用 于產(chǎn)品流23的水的特性的表征。在另一個實施方式中，所述探針或傳感器可在處理系統(tǒng)40 中包括以各種配置或安排的一系列或一組傳感器。這組傳感器可被安裝、安排、或連接到控 制器上，以便所述控制器能夠間歇地或連續(xù)地對例如在存儲系統(tǒng)24中的水的特性進行監(jiān) 測。這種安排可允許處理系統(tǒng)40的性能進一步得到優(yōu)化。
[0082] 根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的某些實施方式，處理系統(tǒng)40可包括一種多組傳 感器的組合，其在整個處理系統(tǒng)40的液體流或其他組件中的各個位置。例如，所述探針或 傳感器可以使一種測量來自進料流5的流速的流量傳感器，并且可進一步包括對處理系統(tǒng) 40操作狀態(tài)進行監(jiān)測的（pH)酸度計、濁度計、成分分析儀、溫度傳感器、以及壓力傳感器的 任意一個或多個
[0083] 流體回路可進一步包括連接存儲系統(tǒng)24,通過導管16，、閥門28b、和入口 30。存 儲系統(tǒng)24可存儲或累積來自進料流5的水，并且還可用于為產(chǎn)品流23存儲來自導管21的 凈化水，并且進一步可提供水到電化學水處理裝置19中。據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的某 些實施方式，存儲系統(tǒng)24包括水槽、容器或蓄水池，其具有用于流體流動的入口和出口，例 如入口 30和31，以及出口 32和33。在某些非限制性實施方式中，所述存儲系統(tǒng)包括一種 水槽，其具有24加侖的體積容量。在另一些實施方式中，所述存儲系統(tǒng)包括一種水槽，其具 有80加侖的體積容量。入口 30是流體連通道到進料流5,并且出口 32是流體連通至產(chǎn)品 流23。由存儲系統(tǒng)24的至少一個出口 32至產(chǎn)品流23的流動通道22可進一步包括一種閘 式閥門25b、流量計35、以及一個或多個傳感器，例如離子電導探針29c。
[0084] 在某些非限制性實施方式中，當離子電導探針29c探測到的電導率值在一種確定 的預設值之上時，例如，在大約400 μ S/cm之上，那么再循環(huán)集中再循環(huán)補進料水把破口來 自酸性液體流10的水。當離子電導探針29c探測到的電導率值在一種確定的預設值之下 時，例如，在大約400 μ S/cm之下，那么再循環(huán)集中再循環(huán)補進料水包括來自進料補進料水 流11的水。
[0085] 在某些非限制性實施方式中，存儲系統(tǒng)24可包括一些水槽或容器，并且每一個水 槽或容器，依次，可具有幾個位于不同位置的入口。類似地，出口 32和33可設置在位于不 同位置的每個容器上，除了其他方面之外，依據(jù)用于產(chǎn)品流23的要求和流速，電化學水處 理裝置19的容量或效率，以及存儲系統(tǒng)24的容量或相持率。存儲系統(tǒng)24可進一步包括多 種組件或元件，其可完成所期望的功能或可避免不希望的影響。例如，水槽或容器可具有 內(nèi)部組件，例如擋板，其可設置用來使任何停滯的內(nèi)部流體流或區(qū)域瓦解。在一些實施方式 中，存儲系統(tǒng)24進一步包括一種熱交換器，用于加熱或冷卻所存儲的流體。例如，存儲系統(tǒng) 24可包括一種安裝有加熱線圈的容器，其相對于在容器中的流體溫度而言，可具有在高溫 下的一種加熱流體。所述加熱流體可以是在具有加熱爐或其他熱發(fā)電機組的閉合回路流中 的熱水，以便使得所述加熱流體的溫度在加熱爐中升高。反過來，加熱流體通過熱傳遞使容 器流體的溫度升高。其他輔助或另外的組件的實施例包括，但不限于，安全閥，其被設計用 于緩解在存儲系統(tǒng)中的內(nèi)部壓強。根據(jù)本發(fā)明的進一步實施方式，處理系統(tǒng)可包括至少兩 個水槽或容器，或者在一個或多個水槽或容器中的兩個區(qū)域，它們中的每個都可能是，至少 部分是，與另一個流體地分離。例如，所述處理系統(tǒng)可包括兩個容器，其流體連接到進料流 上，并且流體連接到一個或多個處理裝置上。所述兩個水槽或容器可通過管道和閥門相互 流體地分離，從而使得當?shù)诙€移開用于例如維護或清潔時，第一個可與一個或多個處理 裝置一起投入運行。根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的一個或多個實施方式可知，水槽或蓄 水池系統(tǒng)是連接到熱交換器上，或熱連通于熱交換器上，并且，可選擇地連接到流體處理裝 置上。所述流體處理裝置可以是電化學水處理裝置、反滲透裝置、離子交換樹脂床、電滲析 裝置、電容去離子裝置、或他們的組合。
[0086] 在某些實施方式中，進入電化學水處理裝置19的液體可通過閥門2導向到管道21 以及存儲系統(tǒng)24。其次，存儲系統(tǒng)24可存儲或累積來自進料流5的水。因此，存儲系統(tǒng)24 不僅可包含來自管道21的凈化水，而且包含了來自進料流5的未處理過的或者最低限度處 理過的水?？蓪Υ鎯ο到y(tǒng)24進行配置，以便使這兩種水源能夠混合，或者作為選擇地，上述 兩種水源可以分離，例如，其中一個水源可進入到存儲系統(tǒng)24的底部并且以活塞流的方式 向上流至出口 32或出口 33。
[0087] 在某些非限定性的實施方式中，液體回路中包括一個或多個電化學酸化裝置，例 如，陽離子交換裝置9,其包括一種陽離子交換樹脂。在某些非限制性實施方式中，陽離子交 換裝置9的性能可以通過預處理進行提升，預處理包括氯的去除。例如，依據(jù)市屬規(guī)定的凈 化水供應可供應至進料流5,并且在進入陽離子交換樹脂裝置9之前經(jīng)過預過濾裝置7,其 可以是，例如，氯降低過濾器，比方說碳過濾器或其他的預處理裝置。
[0088] 酸性陽離子交換樹脂的pKa數(shù)值被定義為與酸性樹脂接觸的水的pH，因此，在HA 形式中功能基團的數(shù)量比在A-形式中功能基團的數(shù)量多10倍。弱酸的陽離子交換樹脂 具有的值為3 < pKa < 9,并且具有例如羧酸功能基團。強酸的陽離子交換樹脂具有的值 為pKa < 3,并且具有例如磺酸功能基團。強酸的陽離子交換樹脂的非限制性實施例包括： MBERJET?1000H，1200H，1500H，AMBERLITE?IR 120H，DOWEX? M0N0SPHERE?650C(H)， 650HXC(H) ,650HXC NG(H),575C NG (H) , 650CUPW (H) , 650C NG (H) , DOWEX? MARATH0N?650C(H), C, C-10, DOWEX? HCR-W2, DOWEX? HGR-W2, DOWEX? HGR NG(H)，（其都為 Dow Chemical 公司的商品），PUR0FINE?PFC100H，PUR0FINE C100DLH, C100EH，C100H，（其都為 Purolite 公司的商品），以及 USRESIN? C-8LB(US Resin 公司的 商品）。
[0089] 離子交換樹脂通?？煞譃閮煞N類型。一種類型是凝膠型樹脂，其沒有大孔，并且另 一種類型是包含大孔的多孔樹脂。如果凝膠型樹脂和多孔樹脂具有相同類型的交換基團， 那么所述凝膠型樹脂和多孔樹脂就在其性能方面具有顯著差異。弱酸的離子交換樹脂可 能會經(jīng)歷超過他們應用標準的體積的大幅增加，這會在某些應用方面中產(chǎn)生各種各樣的問 題。
[0090] 在某些非限制性實施方式中，處理系統(tǒng)40包括一種可再生的陽離子交換裝置。所 述可再生的陽離子交換裝置包括一種含有以氫原子形式存在的陽離子交換樹脂的芯。當 陽離子交換材料達到其消耗點或接近消耗時，所述陽離子交換材料可能易于通過一種強酸 或弱酸進行再生，以便交換之前吸附到針對氫離子的陽離子交換材料的活性位點上的堿金 屬或堿土金屬。陽離子交換柱的再生或者可以相對于常規(guī)操作流動方向而言以順流流動方 向，或者以逆流流動方向，通過所述陽離子交換柱；或者可選擇地，其可被脈沖進行。其次， 在再生之前進行一種逆流洗滌步驟，以便用于去除任何在操作期間存在于溶液中的顆粒物 質(zhì)。隨著再生，更好地對陽離子交換材料進行清洗，從而使得在以常規(guī)方式進行操作交換裝 置之前，其基本不含有過量的再生劑。
[0091] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法提供了在處理系統(tǒng)40中的一種液體再循環(huán)，其允許集 中流可以通過電化學水處理裝置19流到再循環(huán)回路。所述再循環(huán)集中流提供了在三通電 磁閥3、四通電磁閥1、電化學水處理裝置19的一個或多個集中組件、以及四通電磁閥2之 間的流體連通。流體連通可進一步由管道15、管道12、管道13、以及管道14來提供。在某 些實施方式中，可將流體連經(jīng)過管道15、管道12、管道18、以及管道20提供到再循環(huán)集中 流。在某些實施方式中，再循環(huán)集中流可與陽離子交換樹脂裝置9流體連通。在某些實施 方式中，離開陽離子交換樹脂裝置的酸性水以流體連通，并且包括一部分再循環(huán)集中流，因 而可充當酸性集中補充水流10。在另一個實施方式中，進料流5以流體連通，并且包括部分 再循環(huán)集中流，因而可充當集中補充水11。在這種安排下，再循環(huán)集中流將繞過陽離子交換 樹脂裝置。在某些實施方式中，再循環(huán)集中流是與排出閥4流體連通，在那兒流體可離開處 理系統(tǒng)。在某些實施方式中，離開電化學水處理裝置19的集中流可進到管道14和管道15 中，并且可流向排出閥4,在那兒可將部分集中流不斷地或間歇地排到廢棄物中。
[0092] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法提供了在處理系統(tǒng)40中的液體再循環(huán)，其允許稀釋流 可以通過電化學水處理裝置19流到再循環(huán)回路。再循環(huán)稀釋流提供了在四通電磁閥1、四 通電磁閥2、電化學水處理裝置19中一個或多個耗損隔室、以及存儲系統(tǒng)24之間的流體連 通。流體連通進一步可由導管17、導管18、導管20、以及導管21來提供。在某些實施方式 中，流體連通可經(jīng)由導管17、導管13、導管14、以及導管21提供到再循環(huán)稀釋流中。
[0093] 在某些實施方式中，一個或多個陽離子交換樹脂裝置要么是位于一個或多個電化 學水處理裝置的上游區(qū)域，要么是位于其下游區(qū)域。由于通過所述陽離子交換樹脂裝置，可 將水的pH可能會降低，并且形成具有較低LSI的水。所述較低LSI，其可降低至少于0 (不 產(chǎn)生水垢的），可減少所述水產(chǎn)生水垢的可能性，并且因此提供了較低的維護、較高的水回 收、增加的壽命、以及一般而言，一種更可靠的處理系統(tǒng)。
[0094] 在某些非限制性實施方式中，本發(fā)明所述的過程和方法包括電池閥。所述電磁閥 可以使一種一通閥或者是多路閥，包括三通閥和四通閥。所述電磁閥可以是開/關(guān)性的閥 門、成比例類型的閥門、以及它們的組合。將三通電磁閥3用于通道轉(zhuǎn)換方式的功能設置于 進料流5和陽離子交換樹脂裝置9的下游這一側(cè)。電磁閥3的第一個端口是與管道12流 體連接，管道12中就從電化學處理裝置19的至少一個出口流出的液體。電磁閥3的第二 個端口與離開陽離子交換樹脂裝置的酸性集中補充水10流體連接。電磁閥3的第三個端 口與包含進料11的集中回路補充水流體連接。管道12與四通電磁閥1流體連接。電磁閥 1的第一個端口給管道13提供流體，包括與電化學水處理裝置19的至少一個入口流體連 通的液體。第二個四通電磁閥2位于電化學水處理裝置19的一個或多個出口的下游區(qū)域。 電磁閥2的第一個端口為管道15提供流體。電磁閥2的第二個端口接受來自管道14的流 體，包括與電化學水處理裝置19的至少一個出口流體連通的液體。
[0095] 在一個或多個實施方式中，控制系統(tǒng)是與三通電磁閥相連通，例如三通電磁閥3。 所述三通電磁閥是一種現(xiàn)有領(lǐng)域所共知的閥門，其可使與閥門裝置流體連通的兩個流入流 體中的其中一個指向一個出口。當電磁閥3處于"關(guān)閉"位置時，來自包括進料流11的集 中回路補充的流體是終端的。因此，電磁閥3可被用于使來自集中回路補充進料流11的流 體或者來自陽離子交換裝置10的酸性流體流向管道12。對其中的集中補充進料流10或 11的準確選擇將包括可通過控制系統(tǒng)一個或多個組件控制的集中流。
[0096] 處理系統(tǒng)40可進一步包括一種液體再循環(huán)，其可使管道21、電化學水處理裝置19 的一個或多個出口、以及存儲系統(tǒng)24之間流體連通。電磁閥2的第三個端口由管道20提 供流體，包括來自電化學水處理裝置19的至少一個出口的流體。在某些實施方式中，電化 學水處理裝置的出口包括離子消耗的水，其來自電化學水處理裝置19的一個或多個消耗 隔室。電磁閥2的第四個端口是與管道21流體連通，并且可進一步包括傳感器，例如，離子 電導探針29a。管道21是與存儲系統(tǒng)24的至少一個入口 21流體連通。存儲系統(tǒng)24的出 口 33為管道17通流體，管道17與電磁閥1的第三個端口流體連通。管道17可進一步包 括一個或多個傳感器，例如，離子電導探針29b。電磁閥1的第四個端口為管道18提供流 體，其條件是與電化學水處理裝置19的至少一個入口流體連通。管道18可進一步包括一 個或多個泵，用來幫助將流體引導至電化學水處理裝置19的一個或多個入口中。
[0097] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法進一步提供了一種處理系統(tǒng)，其中可將電化學水處理裝 置的液體成分用含有低LSI的液體進行替換或補充，從而抑制水垢的形成。正如這里所應 用的，低LSI的水具有小于大約2的LSI值，優(yōu)選的，小于大約1，并且更優(yōu)選的，大約0。 [0098] 在一些實施方式中，本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法提供了液體，例如水，其具有低電導 率。在本發(fā)明所公開的某些實施方式中，低電導率的水具有大約180 μ S/cm至大約300 μ S/ cm的電導率。在某些實施方式中，低電導率的水具有大約180 μ S/cm的電導率。在某些另 外的實施方式中，低電導率的水具有大約220 μ S/cm的電導率。甚至在某些另外的實施方 式中，低電導率的水具有大約280μ S/cm的電導率。在某些另外的實施方式中，低電導率 的水具有大約300 μ S/cm的電導率。所述低電導率的水可以為在大約180 μ S/cm與大約 300 μ S/cm之間的任意的電導率，或者在這些數(shù)值中的任意范圍的電導率。
[0099] 在某些實施方式中，當在存儲系統(tǒng)中的水電導率值為300 μ S/cm時，酸性補充流 將被忽略，那么進料水會提供下述特征：20gpg總硬度、550ppm TDS、1050 μ S/cm電導率。
[0100] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法進一步提供了一種處理系統(tǒng)，其中控制器可提供一種信 號，該信號趨勢閥3,以便使流體流動可基于多個操作參數(shù)進行調(diào)整。這些參數(shù)包括，但不 限于，來自進料流5的水的特性、在存儲系統(tǒng)24中的水的特性、在再循環(huán)稀釋流中的水的特 性、以及它們的組合。其他的參數(shù)可包括離開存儲系統(tǒng)24的水的特性、提供給產(chǎn)品流23所 必須的水的需求、電化學水處理裝置19的操作效率或能力、與電化學水處理裝置19有關(guān)的 操作參數(shù)、陽離子交換裝置9的操作效率或能力、以及它們的組合。具體測量參數(shù)可包括， 但不限于，水電導率、pH、渾濁度、組成成分、溫度、壓強、流速、以及它們的組合。
[0101] 在一個實施方式中，控制器接受到來自一個或多個傳感器的信號，從而所述控制 器能夠?qū)μ幚硐到y(tǒng)40的操作參數(shù)進行監(jiān)測。例如，電導傳感器能夠設置在存儲系統(tǒng)24中， 從而所述電導率可通過控制器進行監(jiān)測。在一個或多個實施方式中，控制器接收到來自一 個或多個傳感器的信號，從而所述控制器能夠?qū)υ傺h(huán)稀釋流的操作參數(shù)進行監(jiān)測，例如， 電導率。在操作過程中，控制器可增加、降低、或以其它方式調(diào)整由電源到處理系統(tǒng)一個或 多個組件的電壓、電流，或它們二者?？刂破靼ㄋ惴?，其可基于系統(tǒng)中流動的液體的一個 或多個測量特性來改變處理系統(tǒng)40的操作參數(shù)。例如，在一些實施方式中，控制器可提高 或降低或以其他方式調(diào)整電化學水處理系統(tǒng)19的操作周期，例如，反轉(zhuǎn)外加電場的周期以 及相關(guān)的流體流動。
[0102] 在本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的一個或多個實施方式中，控制器可反轉(zhuǎn)由電源到電 化學水處理系統(tǒng)19的外加場的方向，其是依據(jù)預先確定的安排或依據(jù)操作狀態(tài)，例如水特 性，或其他任何在處理系統(tǒng)中的操作參數(shù)。例如，當測量參數(shù)達到一個設定值時，控制器可 被配置用于反轉(zhuǎn)應用于電化學水處理裝置19的電場的極性。在另一個實施方式中，本發(fā)明 所述的系統(tǒng)和方法提供了一種控制器，其能夠增加、降低或以其他方式調(diào)整再循環(huán)時間，基 于，例如，測量的水特性，比方說，但是不限于此，總?cè)芙夤腆w量、水質(zhì)、電導率、或者它們的 組合。所述再循環(huán)可包括在電場反轉(zhuǎn)之間的期間，其是連同相關(guān)改變、反轉(zhuǎn)、或在電化學水 處理裝置19中流動的流體替換一起。
[0103] 控制器是能夠被配置的、或是通過編程可配置的、或可以自動調(diào)整，從而其能夠使 操作系統(tǒng)40的使用壽命、效率、或操作成本的降低最大化。例如，控制器可包括一種微處理 器，其具有用戶可選擇的設置點，或自動調(diào)整的設置點，其可調(diào)整到電磁閥3、陽離子交換樹 脂裝置9、通過再循環(huán)集中回路的流速、以及到排出閥4的流速的外加電壓、電流、或他們二 者。
[0104] 根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的另一個實施方式，控制器通過包括自適應或預測 算法來對處理系統(tǒng)的操作進行控制，自適應或預測算法能夠監(jiān)測需求和水質(zhì)，并且調(diào)整處 理系統(tǒng)40的任意一個或多個組件的操作，包括陽離子交換樹脂裝置9。例如，控制器可以在 住宅應用清晨的幾個小時期間的凈化水的高需求預測方面是具預測性的，從而提供服務于 蓮逢頭的廣品流23。
[0105] 根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，當將陽極和陰極的極性轉(zhuǎn)換，那么集中和消 耗隔室的功能則也將會被轉(zhuǎn)換。在某些非限制性實施方式中，應用了極性變換系統(tǒng)或技術(shù)， 并且在之前所描述的流是能夠進行轉(zhuǎn)換的，從而使得離開電化學水處理裝置以及進入管道 21和存儲系統(tǒng)24的消耗離子流會如集中回路以及包含離開電化學水處理裝置的消耗離子 流那樣進行運行。例如，當極性以第一模式運行時，再循環(huán)稀釋流包括由存儲系統(tǒng)24的出 口 33流出，通過管道17和管道，以及通過電化學水處理裝置19的消耗隔室，并且之后通過 管道20和管道21重新進入到存儲系統(tǒng)24的入口 31中的流體。相應的再循環(huán)集中流包括 流過管道13且通過電化學水處理裝置19的集中隔室并且之后流到管道15、管道12、以及 管道13的流體。當極性以第二模式進行運行時，再循環(huán)稀釋流包括由存儲系統(tǒng)24的出口 33流出，通過管道13和管道14,并且流過電化學水處理裝置19,并且之后通過管道10和管 道21重新回到存儲系統(tǒng)24的入口 31中的流體。相應的再循環(huán)集中流包括流過管道18以 及通過電化學水處理裝置19,并且之后流到管道20、管道15、以及管道12的流體。逆轉(zhuǎn)極 性再循環(huán)可依據(jù)一些影響因素，包括時間、進料流特性、溫度、凈化水質(zhì)、期望的水質(zhì)、水利 用率、以及它們的組合。
[0106] 在某些非限制性實施方式中，射頻識別（RFID)可被利用用于提供在處理系統(tǒng)40 中的某些特性和狀態(tài)的即時檢測。在某些實施方式中，當流體運輸通過處理系統(tǒng)時，多數(shù)內(nèi) 聯(lián)識別特征讀取器或者光學傳感器被配置用于追蹤或識別這些流體的某些特性或狀態(tài)。所 述RFID可與一個或多個額外的傳感器進行連接，所述傳感器例如流量計。例如，一種嵌入 式的特征可放置于陽離子交換樹脂裝置9的芯中，并且用于與流量計結(jié)合，從而確定多種 特性或狀態(tài)，例如，在陽離子交換樹脂中存在的、在芯中剩余的有效體積，以及在芯內(nèi)被消 耗并需要進行替換之前所剩余的天數(shù)。
[0107] 在某些非限制性實施方式中，電磁閥1和電磁閥2可驅(qū)動用于提供液體用于由存 儲系統(tǒng)24到電化學水和處理裝置19進行處理，并且將處理過的液體轉(zhuǎn)移到存儲系統(tǒng)24 中。在一些安排中，液體再循環(huán)可包括結(jié)合部分，以便使處理過的液體能夠與將要理考任意 電極隔室的液體進行混合。在另一個實施方式中，液體再循環(huán)可進一步包括結(jié)合到以及來 自存儲系統(tǒng)24的部分，以便，例如，使理考電化學水處理裝置19的消耗隔室的處理過的液 體能夠轉(zhuǎn)移到存儲系統(tǒng)24中并且與來自進料流5的處理過的液體進行混合。所產(chǎn)生的混 合物質(zhì)可遞送至產(chǎn)品流23,并且可選地，以并聯(lián)或串聯(lián)流路徑遞送至電化學水處理裝置19 的電極隔室。
[0108] 根據(jù)本發(fā)明所描述的系統(tǒng)和方法的另一個實施方式，控制器，通過一個傳感器或 一系列傳感器，能夠監(jiān)測或測量水存儲系統(tǒng)24的至少一種水質(zhì)，并且還可測量流入產(chǎn)品流 23的流速。控制器可根據(jù)測量出的特性來調(diào)節(jié)電化學水處理裝置19和/或電磁閥3的操 作參數(shù)。在本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法中的一個或多個實施方式中，至少一個或多個傳感器 對進料流5和/或在存儲系統(tǒng)24中的水的至少一個特性進行測量。
[0109] 在某些非限制性實施方式中，電磁閥2和電磁閥2可被驅(qū)動用于提供從電化學水 處理裝置19的一個或多個消耗隔室到電化學水處理裝置19的至少一個電極隔室的流體連 通。
[0110] 在某些實施方式中，存儲系統(tǒng)24與進料流5的下游部分進行結(jié)合，并且流體連通 至IJ，例如以再循環(huán)回路方式，電化學水處理裝置19上。例如，來自進料流5的水可流入入口 30,并且與包含于存儲系統(tǒng)24中的主體水相混合，并且流至產(chǎn)品流23或通過出口 33離開， 并且通過電磁閥1流到電化學水處理裝置19中用來處理或除去任何不需要的物質(zhì)。在某 些實施方式中，離開電化學水處理裝置19的凈化水可通過入口 31進入存儲系統(tǒng)24從而與 來自進料流5的水進行混合。通過這種方式，在存儲系統(tǒng)24以及去電離子裝置19以及進 料流5之間能夠形成一種回路，其可起到用于補充經(jīng)由產(chǎn)品流23離開的水的方法的功能。
[0111] 附圖2A涉及附圖2所示的工藝流程圖，用粗線條突出顯示的液體流動路徑包含再 循環(huán)集中回路，其中所述集中回路補充水包括由陽離子交換樹脂流出的酸性水。當離子電 導探針29b檢測到在確定的預設數(shù)值之上的電導率值時，例如，在大約400 μ S/cm之上，那 么再循環(huán)集中回路補充水包括來自酸性液體流10的水。當離子電導探針29b檢測到在確 定的預設數(shù)值之下的電導率值時，例如在大約400 μ S/cm之下，那么再循環(huán)集中回路補充 水包括來自進料補充水流11的水。對液體再循環(huán)進行舉例說明，其中包括通過電化學水處 理裝置19的一個或多個出口的離開集中流的流體進入管道14和四通電磁閥2的第二個端 口。集中流離開閥2的第一個端口，并且進入管道15。管道15與三通電磁閥3的第一個 端口和管道12流體連通。在這個實施方式中，三通電磁閥3具有允許再循環(huán)集中回路補充 水能夠含有由陽離子交換樹脂裝置9離開的酸性液體流10的功能。所述酸性集中回路補 充水離開閥3的第一個端口，并且進入管道12,在那里其進一步流向四通電磁閥1的第二 個端口。集中流離開閥1的第一個端口進入管道13,在那里其流入電化學水處理裝置19 的一個或多個入口中。這種安排能夠提供凈化水、低電導率以及低TDS/總硬度至電化學水 處理裝置19的一個或多個電極隔室中和/或一個或多個消耗隔室中，所述電化學水處理裝 置19通過管道將其遞送到存儲系統(tǒng)24中。這種安排還可使集中水、高電導率以及高TDS/ 總硬度的水進行再循環(huán)至電化學水處理裝置19的一個或多個集中隔室中?？蓪α黧w再循 環(huán)進行安排，以便流體流動通道能夠以串聯(lián)或以并聯(lián)的方式通過電極和/或集中隔室。此 夕卜，流體再循環(huán)能夠被安排，以便使得當排出閥4打開時，離開陽離子減緩樹脂裝置的酸性 水與廢棄物流是流體連通的。這種方式會允許酸性集中回路補充水可以含有廢棄物流的至 少一部分，從而導致減少水垢形成。
[0112] 在某些方面，控制器，通過一個或多個傳感器，能夠監(jiān)測和/或測量在存儲系統(tǒng)24 中水的水質(zhì)，并且還可監(jiān)測和/或測量流到產(chǎn)品流23的液體的流速或水質(zhì)。并且隨后給予 上述測量的特性對電化學水處理裝置19的操作參數(shù)和/或閥1、閥2以及閥3進行調(diào)節(jié)。 例如，當存儲系統(tǒng)的電導率達到超出40 μ S/cm的數(shù)值時，那么控制器能夠驅(qū)動閥3至"打 開"位置，從而允許酸性流體流10可以含有集中回路補充水。此外，當在存儲系統(tǒng)中水的電 導率為400 μ S/cm以下時，那么控制器可驅(qū)動閥3使其位于"關(guān)閉"位置，從而允許進料補 充流11可以包含集中回路補充水。
[0113] 附圖2B是附圖2所示的工藝流程圖，用粗線突出顯示的液體流動通道其中繞過了 陽離子交換樹脂裝置9。在這個實施方式中，三通電磁閥具有使離開陽離子交換樹脂9的酸 性流體流10繞道，并且允許再循環(huán)集中回路補充水可以包含來自流體流11的進料水的作 用。這種安排能夠用于提供：在一個或多個處理再循環(huán)結(jié)束時，并且，此外，在反轉(zhuǎn)的清潔再 循環(huán)之前，對清潔再循環(huán)進行沖洗，從而保護陽離子交換樹脂裝置的交換能力。
[0114] 對集中回路的沖洗可通過將進料補充流11傳遞通過電磁閥3和電磁閥1，并且之 后通過電化學水處理裝置19的電極和/或集中隔室來進行?？梢酝瓿蓻_洗，以便流體流動 通道能夠以串聯(lián)或以并聯(lián)的方式通過電極和/或集中隔室。此外，凈化水，來自存儲系統(tǒng) 24,能夠在進入電化學水處理裝置19之前，流經(jīng)管道17、閥1、以及管道18。通過這種方式， 凈化水可被使用，除進料水之外，用于沖洗集中流。
[0115] 還可以繞過陽離子交換裝置9,從而對情況進行調(diào)節(jié)，其中酸性水反之則并不需要 集中補充水。在某些實施方式中，當存儲在存儲系統(tǒng)24中的水具有低于一種預設數(shù)值的 電導率值時，例如，預設數(shù)值在大約400 μ S/cm，不需要添加酸性水，因為在低濃度下，在電 化學水處理裝置中的去除率是較低的，并且因此進料水足以維持再循環(huán)集中流的LSI為在 1.2數(shù)值以下。這也有助于維護陽離子交換樹脂的交換能力。在這種情況下，當存儲在存儲 系統(tǒng)24中的水具有超過預設數(shù)值的電導率值時，例如400 μ S/cm，那么可將離開陽離子交 換樹脂裝置的酸性流體添加到集中回路中，有限地基于，例如，在使廢棄物流的酸性，以及 隨后的LSI降低。
[0116] 也可以繞過陽離子交換樹脂裝置9,從而調(diào)節(jié)"安全模式"的情況。例如，陽離子交 換樹脂可以被消耗，并且需要維護。在某些實例中，傳感器，例如，RFID天線，將檢測交換樹 脂的狀態(tài)，并且將所述信息傳遞到控制系統(tǒng)中。所述控制系統(tǒng)能夠，例如，隨后關(guān)閉三通電 磁閥3,從而進料流11包含及腫瘤的補充水。在本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的某些非限制性 實施方式中，產(chǎn)量恢復率為從大約80%至大約85%。在另一個非限制性實施方式中，所述 產(chǎn)量恢復率為大于90%。在某些其他的實施方式中，計時器或流量器可被用于確定陽離子 交換媒介的有效性和/或能力。
[0117] 根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的進一步實施方式，進料補充水11和酸性補充水 10都被允許以一定比例流入再循環(huán)集中流。其可通過，例如，用流量限制器來代替三通電磁 閥來實現(xiàn)。所述流量限制器允許在集中流中的進料補充水浴酸性補充水之間比例的改變及 控制，例如，20 %來自酸性補充流并且80 %來自進料補充流?；蛘?0 %來自酸性補充流并 且50%來自進料補充流。
[0118] 根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的進一步實施方式，消毒和/或清潔裝置組件可與 處理系統(tǒng)同時應用。所述消毒或清潔系統(tǒng)可包括任意的裝置，該裝置能夠使任何微生物 (例如細菌）遭到破壞或致使失活，至少部分地使微生物遭到破壞或失活，該微生物（例如 細菌）可聚集在處理系統(tǒng)任意組件上。清潔或消毒系統(tǒng)的實施例不但包括那些可引入消毒 劑或消毒化合物，例如鹵素、鹵素-供體、酸或堿的系統(tǒng)，還包括可使處理系統(tǒng)的濕組件暴 露于能夠衛(wèi)生處理的熱水溫度中的系統(tǒng)。進一步根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的實施方 式，處理系統(tǒng)可包括末期或后期處理系統(tǒng)或子系統(tǒng)，其可在遞送到使用點之前提供流體的 最終凈化。這種后期處理系統(tǒng)的實施例包括，但不限于，那些將流體暴露于光學照射或紫外 線照射、和/或臭氧的系統(tǒng)，或通過微量過濾或超過率去除不需要化合物的系統(tǒng)。因此，根 據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的一個或多個實施方式，處理系統(tǒng)可用于家庭服務和安裝，例 如，安裝在洗滌槽下，并且提供凈化水，其可在遞送到使用點（例如水龍頭）之前，通過暴露 于紫外線照射來進行處理。
[0119] 進一步根據(jù)本發(fā)明所述的實施方式，處理系統(tǒng)可包括系統(tǒng)和技術(shù)，這些系統(tǒng)和技 術(shù)允許處理裝置任何組件的消毒。例如，處理系統(tǒng)可被暴露于消毒溶液或消毒劑中。所述 消毒劑可以為任意材料，該材料能夠使至少一部分任何活微生物遭到破壞或至少可使其失 活，活微生物例如細菌，其存在于處理系統(tǒng)的任意組件或子系統(tǒng)中。消毒劑的實施例可包括 任意的堿、酸、或消毒殺菌劑，例如可破壞或是細菌失活的鹵素或鹵素-供給化合物、過氧 化物或過氧化物-供給化合物。所述消毒劑可通過任何適當?shù)难b置或技術(shù)引入到處理系統(tǒng) 中。例如，可將氯引入到存儲系統(tǒng)中。氯能夠通過來自消毒劑儲藏池的次氯化物的注射進 行引入，消毒劑儲藏池可流體連接到處理系統(tǒng)的任意適當?shù)牟糠?。氯化的水可進一步進行 再循環(huán)通過處理系統(tǒng)的至少一部分，從而使系統(tǒng)的濕部分暴露于消毒劑中。
[0120] 根據(jù)另一個實施方式，排出水，其包括例如離開排出閥4的水，可被用于輔助用途 以便用于或提供額外或二次效益。例如，排出水可用于提供，例如灌溉水，用于住宅、商業(yè)、 以及工業(yè)應用，例如，用于灌溉，用于再循環(huán)利用，或用于收集的或集中的鹽類的回收。
[0121] 在又一個實施方式中，處理系統(tǒng)包括一種混合系統(tǒng)，其可流體地連接到流體分配 系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)的至少其中之一。混合或共混系統(tǒng)可包括與流體分配系統(tǒng)的一個或多個連 接，以及與進料流的連接。所述混合系統(tǒng)可提供，例如，未凈化水與凈化水的流體混合，從而 形成可供應給產(chǎn)品流的服務用水。例如，混合系統(tǒng)可包括至少一種T型匯流器、混合水槽和 /或室，或兩者都含有，其可使存儲系統(tǒng)的出口以及進料流流體連通。在某些情況下，混合 系統(tǒng)可包括一種閥，其可控制任何未凈化水流、凈化水流、以及任何其他流到產(chǎn)品流中的流 的流動。在另一個實施方式中，所述閥可以是一種定量閥，其可根據(jù)預設比例使凈化水與未 凈化水混合。在另一個實施方式中，所述閥可通過控制器進行驅(qū)動，其是基于，例如，流速、 水質(zhì)、以及與產(chǎn)品流相關(guān)的具體供給為依據(jù)。例如，如果產(chǎn)品流要求應用低硬度水，那么控 制器能夠調(diào)節(jié)非凈化水的量，如果有的話，其能夠通過在使用測量混合水流電導率的傳感 器的閉合回路控制中驅(qū)動閥門使其與凈化水進行混合，該閥門可調(diào)節(jié)未凈化水的流速。在 另一個實施方式中，根據(jù)產(chǎn)品流的要求，所述閥能夠調(diào)節(jié)凈化水的流速，凈化水將與未凈化 水進行混合。在另一個實施方式中，處理裝置可被操作用于達到設定點，該設定點比任何一 種或多種產(chǎn)品流所要求的都低，從而凈化水與未凈化水的任意混合都可產(chǎn)生能夠滿足每種 產(chǎn)品流的具體要求的服務用水。那些通用技術(shù)應當了解，處理系統(tǒng)可以是可調(diào)節(jié)的，從而可 適應任何需求的變動以及水質(zhì)要求的改變。例如，本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法能夠產(chǎn)生低LSI 的水，其將可用于處理系統(tǒng)，總的來說，在擴展的空轉(zhuǎn)期間。在一些實施方式中，低LSI水能 夠用于從系處理系統(tǒng)的濕組件，其能夠降低產(chǎn)生水垢的可能性，并且應當增加獨立組件，以 及處理系統(tǒng)整體的使用壽命。根據(jù)一些實施方式，本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法提供了產(chǎn)生具 有低電導率的凈化液體的條件，凈化液體例如水。處理系統(tǒng)可包括流體再循環(huán)，其為電化學 水處理裝置的電極隔室提供凈化的或者，在一些情況下，軟化的水，或者，在另一些情況下， 提供低電導率的水，和/或低LSI的水。
[0122] 在本發(fā)明所述的系統(tǒng)和額方法的另一個實施方式中，處理系統(tǒng)40包括用于調(diào)節(jié) 流體流動的一個或多個流量調(diào)節(jié)器。例如，流量調(diào)節(jié)器可調(diào)節(jié)經(jīng)由排出閥4排放到廢棄物 流的流體的量或體積。根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的另一個實施方式，流量調(diào)節(jié)器是一 種閥門，其根據(jù)一種預設安排能夠間歇地打開或關(guān)閉一段預設的時間，從而允許流過預設 的體積。流動的流體的量或體積是能夠進行條件或改變的，其是通過，例如，改變流量調(diào)節(jié) 器位于打開或關(guān)閉的頻率，或者通過改變流量調(diào)節(jié)器位于打開或關(guān)閉期間的持續(xù)時間。在 一個實施方式中，流量調(diào)節(jié)器能夠通過控制器進行控制或調(diào)節(jié)，通過。例如，一種驅(qū)動信號。 因此，在本發(fā)明的一個實施方式中，控制器將一個驅(qū)動信號，例如一種無線電、電流、或氣壓 信號，提供至具有例如發(fā)動機或隔膜的驅(qū)動器中，這種驅(qū)動器可使流量調(diào)節(jié)器打開并且關(guān) 閉。通過閥或流量調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的流體可以是在處理系統(tǒng)40的任意再循環(huán)或流中的任何流 體。
[0123] 在一個或多個非限制性實施方式中，陽離子交換樹脂裝置可用于改變進料水的一 個或多個特性，例如降低pH。此外，進料水的一個或多個測量的特性可用于確定再循環(huán)集中 回路的一個或多個特性，例如，LSI。在某些實施方式中，在再循環(huán)集中流中酸性的或進料補 充流的應用控制了在再循環(huán)集中流中水的特性，例如，通過降低LSI。另外的安排及組合，例 如，基于對進料水和在存儲系統(tǒng)中包含的水二者的測量控制再循環(huán)集中流的一個或多個特 性，也認為是在本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法的范圍內(nèi)。
[0124] 實施例
[0125] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法將通過下述實施例進行進一步闡述，這些實施例本質(zhì)上 是用于說明而不是為了對本發(fā)明公開范圍的限制。
[0126] 實施例1
[0127] 根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和技術(shù)的一個或多個實施方式的處理系統(tǒng)，如附圖2示意 圖所示，評估其針對控制操作系統(tǒng)的性能，控制操作系統(tǒng)如附圖1示意圖所示。通過比較研 究來對清潔15加侖體積的進料水所產(chǎn)生的廢棄水的體積評估。所述系統(tǒng)還對其在再循環(huán) 集中流中維持低LSI (< 1.2)的能力進行評估。提供給這兩個系統(tǒng)的進料水所含有的成分 是一致的，都具有大約550ppm的TDS水平、20gpg的硬度，以及大約7. 4的pH。水槽總體較 為30加侖，并且水的初始電導率為約958 μ S/cm。
[0128] 在下述條件下，CEDI裝置對水進行處理：
[0129] 模塊：HydroDI? 產(chǎn)品編號 HN109,購買自 Hydronovation Inc.公司
[0130] 25個單元對-連續(xù)運行的低流量小堆
[0131] 隔室尺寸：3"χ?Γ'
[0132] 外加電壓：50 Volts (DC)
[0133] 再循環(huán)集中和產(chǎn)品排出流速：1加侖/分鐘
[0134] 再循環(huán)集中LSI值：1.4
[0135] 排出/廢棄連續(xù)排出流速：小于3加侖/分鐘
[0136] 在下述條件下，用陽離子交換樹脂裝置處理水：20"x 4. 5"陽離子H+形式濾芯（強 酸陽離子濾芯）（AQUALINE?，工業(yè)序列號SACBB20H，由Systematix USA公司生產(chǎn)）。在處理 系統(tǒng)中適用的離子電導率探針符合Mettler Toledo公司電導率傳感器的型號200。所使用 的三通電磁閥為ASCO?，型號8320G196。當水槽中的水檢測的電導率升高到400μ S/cm 的數(shù)值之上時，那么集中回路補充水來自于酸性補充流。相反地，當水槽中的水檢測的電導 率下降到400 μ S/cm的數(shù)值之下時，那么集中回路補充水來自進料補充流。測試運行的終 點設置在180 μ S/cm，其相當于大約4gpg。平均來說，得到這些結(jié)果所需的時間量為大約兩 個小時。
[0137] 附圖3通過圖形闡述了上述兩個處理系統(tǒng)的廢水體積（分別對應于附圖2和附圖 1所示的工藝流程圖）。左邊的Y軸及相對應的曲線指的是，對于上述處理系統(tǒng)二者而言， 在實驗過程中水槽中水的電導率的變化。右邊的Y軸及相對應的曲線指的是，在測試運行 期間產(chǎn)生的廢水體積。
[0138] 不使用陽離子交換樹脂媒介的回收率為62. 5% (相當于9加侖的廢水體積），而 使用了陽離子交換媒介所產(chǎn)生的回收率為大約80% (相當于3。9加侖的廢水體積）。據(jù) 此可以預測出超過90%的回收率是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
[0139] 上述結(jié)論指出，當沒有樹脂媒介可供使用時，在集中回路中維持低的LSI需要產(chǎn) 生較高體積的排出廢水。相比之下，三通電磁閥的存在允許系統(tǒng)繞過交換媒介（并且因此 再循環(huán)集中流補充水是獲自進料管線），此時水槽電導率下降到400 μ S/cm。
[0140] 實施例2
[0141] 實施例2的系統(tǒng)產(chǎn)率測試
[0142] 依據(jù)附圖1所示的處理系統(tǒng)，通過實施一種算法的應用對其進行優(yōu)化，從而控制 排出閥4的打開和關(guān)閉。所述算法將在水槽24中水的電導率、電化學水處理裝置19的離子 去除率、進料流5的物理性質(zhì)、以及在再循環(huán)集中回路水中的目標離子濃度（在最后15分 鐘再循環(huán)時確定的）考慮在內(nèi)。當排出閥4打開時，其允許部分集中回路拍到廢水中。同 時，集中回路可由進料集中補充水11重新裝滿。同時采用了硬的進料集中補充水和軟的進 料集中補充水進行實驗。
[0143] 執(zhí)行單一基于時間的算法，此時，將排出閥打開3. 3秒，并且然后關(guān)閉26. 7秒，而 不考慮進料的電導率、電化學水處理裝置的離子去除率、或者水槽水的電導率。所述基于時 間的算法產(chǎn)生自1.4(相當于水槽中水的電導率值增加到400yS/cm以上）到0.8(相當于 水槽中水的電導率值降低到400 μ S/cm以下）的不同的集中回路LSI值。所述基于時間的 算法產(chǎn)生50 %的回收率，不論是針對硬水進料還是軟水進料。
[0144] 將上述單一基于時間的算法與一種算法進行比較，該算法將考慮到水槽24中水 的電導率、電化學水處理裝置19的離子去除率、進料流5的物理性質(zhì)、以及集中回路中的 目標離子濃度。這種多因素算法導致維持在大約1. 2(相當于水槽中水的電導率為大約 400yS/cm)數(shù)值的集中回路LSI值。所述多因素算法將回收率值提高到64%。
[0145] 在另一項研究中，軟水（混床樹脂）交換裝置被配置用于處理進料集中補充水。進 入的進料的硬性離子交換為Na+，但是所述軟水交換裝置并不會對集中流的pH有影響，因此 集中回路水的LSI值不具有顯著地改變。
[0146] 另一項研究是在將一種弱酸陽離子交換樹脂裝置配置用于處理進料集中補充水 時進行的。這種配置可用于確定的進料水形式。
[0147] 在一項進一步的研究中，水槽水可作為集中回路補充水使用。結(jié)果顯示出系統(tǒng)回 收率或產(chǎn)率沒有顯著改善，并且，事實上，對于相同量的水清潔而言這種處理系統(tǒng)必須運行 一段較長持續(xù)時間段。不受理論的約束，這種類型的配置可用于其他的應用，例如，當進料 具有高硬度特征時。
[0148] 實施例2測試運行
[0149] A使用一種強酸陽離子交換樹脂裝置來酸化進料水，其隨后作為補充水用于再循 環(huán)集中回路。一種水處理系統(tǒng)，其依據(jù)附圖2所示并且包括陽離子交換裝置9(AQUALINE? 工業(yè)系列強酸性陽離子交換芯藍盒20"x4. 5")，該水處理系統(tǒng)可用于產(chǎn)生酸性集中補充水， 并且將其置于與三通電磁閥3流體連通的位置上。三通電磁閥3可被配置用于操作，以便 當排出閥4打開時，來自陽離子交換裝置9的酸性水10進入到集中回路中，從而降低pH并 且維持低LSI值。止回閥28a、止回閥28b、以及止回閥28c被配置用于允許流體的定向控 制，但是可能不需要可供選擇的設置。此外，再循環(huán)稀釋流離開水槽24,進入管道17,并且 在離開管道20并且進入閥2至管道21之前，流經(jīng)閥1、管道18、以及去電離子裝置19。來 自稀釋流的離子進到再循環(huán)集中回路中。
[0150] 附圖4闡述了一種可選擇的水處理系統(tǒng)，其與附圖2類似，但是其中具有流體連接 到流量限制器37(-種多向閘閥）的陽離子交換裝置9。這種處理方法允許以一種固定比 率同時將進料補充水11和酸性補充水10流到再循環(huán)集中流中。流量限制器37允許對進料 補充水與酸性補充水之間的比例進行變化和控制，例如，20%來自酸性補充流，同時80%來 自進料補充流；或者，50%來自酸性補充流，二50%來自進料補充流。流入集中回路中的交 換（H+)水的量和進料水的量（所述水繞開了陽離子交換裝置），是通過一種內(nèi)聯(lián)水量累加 器進行確定。所述進料流具備下述成分：550ppm的TDS水平、7. 3-77. 4的pH值、大約2gpg 的硬度值、以及200ppm的堿性值?？偹垠w積為24加侖，使用擋板式水槽。
[0151] 在下述條件下，在電化學去離子裝置中處理水：
[0152] 模塊：HydroDI? 序列號 HN108 獲自 Hydronovation Inc.公司。
[0153] 模塊尺寸：25個單元對
[0154] 模塊的單元體積：9" x2. 5"
[0155] 外加電壓：50Volts(DC)
[0156] 再循環(huán)集中和產(chǎn)品排出流速：1加侖/分鐘
[0157] 再循環(huán)集中回路水的一些物理性質(zhì)，例如，pH、TDS、電導率、溫度，可在最后的15 分鐘再循環(huán)內(nèi)使用沖洗樣品進行估算。在所述15分鐘再循環(huán)期間，來自稀釋流的例子進入 到集中流中。在15分鐘之后，用進料水對所述集中流進行沖洗，該進料水相比于再循環(huán)集 中流而言具有較低的電導率和硬度值。正規(guī)的沖洗為大約12秒的持續(xù)時間，隨之的排出閥 4流出的伴隨流速為大約1加侖/分鐘。電化學處理裝置19的離子集中一側(cè)的沖洗要求 在對極性進行反轉(zhuǎn)之前，用于避免具有高度集中水的存儲水槽24中水的污染。在最后15 分鐘再循環(huán)時開始測量可用來確定再循環(huán)集中回路的LSI。一旦全部的水槽體積達到大約 180 μ S/cm的期望目標電導率水平，那么可確定系統(tǒng)產(chǎn)率/回收率。當確定了系統(tǒng)產(chǎn)率/回 收率完成情況后，就可檢測廢水的體積。將產(chǎn)品體積固定為15加侖，并且將排出打開的順 序規(guī)劃為維持在72. 5%的系統(tǒng)產(chǎn)率。
[0158] 進行一項基準測試，并且所得結(jié)果顯示出在不使用陽離子交換裝置情況下的水處 理系統(tǒng)的系統(tǒng)產(chǎn)率/回收率為大約64%，同時具有大約1. 2-1. 3的LSI值。對于在集中回 路中LSI值的標準操作點為大約1. 2。所述基準測試是與附圖4所闡述的水處理系統(tǒng)作比 較，其中流量限制器37用于將在集中回路補充水中的進料水變換為H+交換的水。附圖5 用圖形闡述了使具備排出水的LSI的酸性補充水的體積增加的效果。Y軸對應于最大和平 均計算的LSI值；并且，X軸對應于在每15分鐘運行過程中，由陽離子交換裝置進入到集中 回路中的水的量（總廢水的百分體積）。最大的LSI是依據(jù)在15加侖測試期間得到的三個 最高pH/TDS讀數(shù)進行計算。結(jié)果顯示，通過為集中回路提供低pH水，所述集中回路LSI可 能被顯著地降低。
[0159] 附圖5顯示了當將系統(tǒng)產(chǎn)率固定為72. 5%且允許改變LSI時，再循環(huán)集中回路 LSI與精料水的組成成分之間的關(guān)系。結(jié)果顯示出，再循環(huán)集中回路水的LSI能夠通過改變 進入到集中回路中的酸性水的量得到控制，但是并不會增加廢水體積或者模塊清潔速率。 上述結(jié)果可在附圖中顯示出，通過將LSI值強制為0并且保持72. 5%的系統(tǒng)產(chǎn)率。所述結(jié) 果顯示出，當20%的再循環(huán)集中回路補充水是來自陽離子交換裝置時，可以得到72. 5 %的 系統(tǒng)產(chǎn)率以及1. 2的LSI值。此外，當80%的補充水是來自陽離子交換裝置時，LSI值會降 至0 (但是此時仍然維持72. 5 %的系統(tǒng)產(chǎn)率）。低LSI值的優(yōu)勢在于，模塊能夠維持在不產(chǎn) 生水垢的環(huán)境下，因而明顯地降低了水垢形成的可能性，這種可能性的降低不僅是指模塊 中，還指其他的系統(tǒng)組件（例如，閥門和管道）中。
[0160] 使用附圖2中所示的設置進行隨后的實驗。當20%的集中回路補充水來自陽離子 交換裝置時，可得到75%的系統(tǒng)產(chǎn)率預計1. 2-1. 3的LSI值。據(jù)估計，回收率超過80 %是 能夠?qū)崿F(xiàn)，此時可仍然維持1.2的LSI值。當100%的集中回路補充水是來自陽離子交換裝 置時，可以得到93%的系統(tǒng)產(chǎn)率（相當于15gpg)。在必要的時候，來自陽離子交換裝置的 酸性水能夠用于使模塊穩(wěn)定或去除水垢。酸性水具有從模塊中的薄膜以及樹脂上去除某些 有機物的能力，因而可防治這些污染物的堆積。模塊清潔的進行可以在，例如，要求進行的 時候進行，或者模塊清潔可通過編程用以依據(jù)一種觸發(fā)事件發(fā)生，例如，根據(jù)系統(tǒng)性能以及 操作參數(shù)。
[0161] 系統(tǒng)產(chǎn)率的增加意味著，數(shù)量明顯較低的激活周期對于排出閥和三通電磁閥是必 要的，因為較長的再循環(huán)時間與排出次序沒有關(guān)系，根據(jù)已經(jīng)在其他處理系統(tǒng)中出現(xiàn)的情 況可知。
[0162] 當系統(tǒng)組件中的薄膜和水垢成為問題時，例如在電容去離子處理系統(tǒng)中成為問題 時，陽離子交換樹脂的應用還可以與ED(電滲析）模塊一起使用，并且，其還可應用到其他 的硬度去除系統(tǒng)中。此外，為了減少樹脂的使用，可以將在每次再循環(huán)最后的沖洗設置為僅 僅繞過陽離子交換裝置。針對其中的強酸樹脂媒介不存在或者被消耗無法使用的情況，也 可以繞過陽離子交換裝置，以便提供一種"安全模式"。在這種"安全模式"下，系統(tǒng)產(chǎn)率將 會落回到大約65%。
[0163] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應理解，本文描述的參數(shù)和配置是示例性的，且實際參數(shù)和/或 配置將取決于使用本發(fā)明的系統(tǒng)和技術(shù)的具體應用。通過使用不超過常規(guī)實驗，本領(lǐng)域技 術(shù)人員也應認識到或能夠確定本發(fā)明的具體實施方案的等效物。因此應理解，本文描述的 實施方案僅以舉例的方式提供，且在所附權(quán)利要求書和其等效物的范圍中，并且可用具體 描述的方式以外的方式來實踐本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1. 一種水處理系統(tǒng)，包括： 電化學水處理裝置； 再循環(huán)集中流，該再循環(huán)集中流與電化學水處理裝置的第一入口和第一出口以流體連 通； 控流裝置，該控流裝置與包括酸性水并且其被配置用于與再循環(huán)集中流以流體連通的 第一流動通道以及包括進料水并且其被配置用于與再循環(huán)集中流以流體連通的第二流動 通道以流體連通；以及 控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與控流裝置以流體連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括與電化學水處理系統(tǒng)的第二入口和第二出 口以流體連通的再循環(huán)稀釋流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進一步包括與再循環(huán)稀釋流連通的至少一個電導率傳 感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)被配置用于，至少部分地基于再循環(huán)稀 釋流測量的電導率，來調(diào)節(jié)用于控流裝置的功率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述第一流動通道是與再循環(huán)集中流以流體連 通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括與第一流動通道以流體連通的陽離子交換 樹脂裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括與再循環(huán)集中流以流體連通的廢棄物流。
8. -種用于處理水的方法，該方法包括： 使集中流再循環(huán)通過電化學水處理裝置的第一入口和第一出口； 使稀釋流再循環(huán)通過電化學水處理系統(tǒng)的第二入口和第二出口； 測量再循環(huán)的稀釋流的至少一個特性；以及 至少部分地基于所述再循環(huán)稀釋流的至少一個測量的特性，對到再循環(huán)集中流的包含 酸性水的第一流動通道進行控制。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括：至少部分地基于所述再循環(huán)稀釋流的至 少一個測量的特性，對到再循環(huán)集中流的包含進料水的第二流動通道進行控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括測量進料流的至少一個。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括：至少部分地基于進料流的至少一個測 量的特性，對第一流動通道進行控制。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括將部分再循環(huán)集中流排出到廢棄物流。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括通過存儲系統(tǒng)的第一出口形成一種產(chǎn)品 流，存儲系統(tǒng)與電化學水處理裝置的第二入口和第二出口以流體連通。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進一步包括：至少部分地基于以第一入口連通到所 述存儲系統(tǒng)的流體的至少一個測量的特性，控制到電化學水處理裝置的流量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括測量產(chǎn)品流的至少一個特性。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括：至少部分地基于產(chǎn)品流的至少一個測 量的特性，控制到產(chǎn)品流的流量。
17. -種用于提供凈化水的方法，該方法包括 是再循環(huán)稀釋流穿過電化學水處理裝置中的至少一個消耗隔室的入口和出口； 測量再循環(huán)稀釋流的至少一個特性； 根據(jù)至少一個已測量的特性，計算再循環(huán)稀釋流的LSI ; 確定上述已測量的LSI與目標LSI之間的差異；以及 至少部分地基于在已測量的LSI與目標LSI之間的差異，對控流裝置中的流動通道進 行控制。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括使再循環(huán)集中流穿過電化學水處理裝置 中的至少一個集中隔室的入口和出口。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括提供一種與再循環(huán)集中流以流體連通的 酸性水流，并且，至少部分地基于上述已測量的LSI與目標LSI之間的差異來控制到再循環(huán) 集中流的含有酸性水流的流動通道。
【文檔編號】C02F1/00GK104203832SQ201380016848
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月30日
【發(fā)明者】安尼爾·D·吉哈, R·梅赫米 申請人:海德羅諾威什公司