CN101500948A - 灌溉方法和系统 - Google Patents
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Abstract
利用电驱动分离装置对海水和/或微咸水脱盐来提供具有所需钠吸附比(SAR)的灌溉水。
Description
相关申请的交叉参考
本申请按照35 U.S.C.§119(e)要求2006年6月22日提交的题目为“ELECTRODIALYSIS FOR DESALINATION OF SEA WATER ANDBRACKISH WATER FOR AGRICULTURAL USE”的美国临时申请序列号60/805512和2006年6月13日提交的题目为“ELECTRODIALYSIS AND FILTRATION FOR AGRICULTURALWATER PRODUCTION”的美国临时申请序列号60/804610的优先权，本文引入这两者全文作为参考。
发明背景
1.发明领域
本发明涉及提供农作物灌溉水以及饮用水的系统和方法，更特别地，涉及由具有不可接受的溶解固体含量的水提供灌溉水和/或饮用水的系统和方法。
2.相关技术描述
脱盐或除盐是指从例如水中除去盐的水处理过程。在一些情况下，水源为微咸水或海水，并且其脱盐技术提供对可以喝的饮用水的至少部分市政需求。除盐技术一般包括基于蒸馏和反渗透技术的那些。脱盐的水还可在商业和工业应用中被消耗，作为例如工艺给水、锅炉给水和灌溉水。可利用脱盐水的工业的具体例子包括制药、采矿、纸与纸浆和农业。
发明概述
本发明的一些方面提供涉及一种方法的一种或多种实施方案，该方法包括引入要被处理的水到电驱动分离装置中提供钠吸附比(SAR或RNa)值小于约20的灌溉水。SAR值可按照下面的式确定：
其中[Na]为灌溉水中的钠物种浓度，mol/m3，[Ca]为灌溉水中的钙物种浓度，mol/m3，[Mg]为灌溉水中的镁物种浓度，mol/m3。
本发明的其它方面提供涉及一种灌溉系统的一种或多种实施方案，该灌溉系统包括流体连接到要被处理的水源的电驱动分离装置和流体连接到电驱动分离装置的灌溉水分配系统。
附图简述
不打算按规定比例绘制附图。在图中，各个图中图示的每个相同或几乎相同的部件用相似的数字表示。为了简洁目的，不是每一个部件都标记在每个图中。
在图中：
图1为根据本发明的一个或多个特征的系统的示意图；
图2为根据本发明的更多特征的灌溉系统的示意图；
图3为显示根据本发明的另外更多特征的又一系统的另一示意图；
图4为显示根据本发明一些方面的水特征可接受水平典型范围的图；
图5为显示根据本发明的一些特征使用各种选择性水平的一价选择阳离子膜通过电渗析脱盐的水的预计钠吸附比相对于总溶解固体水平的图；
图6为显示本发明的分段处理方面以产生具有一个或多个所需特征的处理水的图；
图7为显示膜选择性对在根据本发明一些实施方案的装置中处理的产品水的总溶解固体含量的影响的图；
图8A和8B为对比说明通过本发明的系统和技术产生的处理水的一些特征相对于其它非选择性过程的图。
详细描述
本发明在其应用中不限于下面说明书中所述或附图中所示的部件构造和布置的细节。除了本文示例性提供的那些，本发明能以各种方式实施和实现或进行。
本发明的一个或多个方面可能涉及用于提供适合农业设施的水的系统和技术。本发明的其它方面能够提供适合饮用的水或适合人使用或消耗以及用于牲畜和家禽的水。本发明的一些系统和技术可转换或以其它方式使非饮用水适合农业、牲畜、家禽和/或人消耗。本发明的还一些方面能够涉及从要被处理的流体中相对于其它物种优先或选择性除去一些物种以提供具有一个或多个所需特性的产品的系统和技术。与非选择性技术相比，本发明的一些选择性除去方面通过避免或减少附加的后处理过程如混合能更加成本节约。因此，本方面的系统和技术经济地提供更适合预定用途的处理水。
在本发明的一些实施方案中，一些类别的物种被保留在处理系统中，而其它类别的物种被优先除去。得到的产物流体可用在各种应用中和/或以其它方式满足一个或多个目标。本发明的其它方面可能涉及提供具有被调整以满足特定目的的一种或多种性质或特性的水的系统和技术。本发明的一些实施方案因此可能涉及提供一个或多个水流或水体的系统和技术，所述一个或多个水流或水体具有根据利用水流或水体的使用点或设施的一个或多个参数被调整的一个或多个属性。
本发明的进一步方面可能涉及经济地提供用于农业、工业、商业和住宅服务的水的系统和技术。另外，本发明的一些特定方面可能涉及提供满足多种纯度或质量要求或等级的水。因此在一些实施方案中，本发明的系统和技术可在混合使用设施中提供一个或多个水流或水体。本发明的尤其有利的方面可涉及从具有高固体含量的水源提供各自可具有不同水质量等级的多个水流或水体到各自可具有不同要求的多个使用点。本发明的这类方面可能提供处理例如非饮用水以使它能饮用和/或适合灌溉、牲畜和/或家禽消耗和用于人消耗或使用的系统和技术。
在本发明的一些方面中，可处理其中溶解有高含量的一种或多种不接受物种的水以除去或至少降低这类物种的浓度到可接受水平。所述一种或多种不接受物种可为使未处理水不适合特定应用的任何物种。例如，水可包含高含量或不想要浓度的一价阳离子和/或阴离子，其负面或不合需要地阻碍水在土壤中保持或吸附其它物种，包括例如二价或甚至多价物种。如果需求与农作物灌溉有关，不合需要的条件或特性可涉及包含影响正被灌溉土壤的渗透性和/或渗滤性的一种或多种物种的水。例如，本发明的一些方面可能涉及提供或处理水以优先于非一价物种除去一价物种。
根据一个或多个具体方面，本发明可包括涉及包括提供或引入要被处理的水到电驱动分离装置内的系统和/或方法的实施方案。本发明的一些实施方案可包括一种灌溉系统，其包括流体连接到或至少可流体连接到要被处理的一个或多个水源的电驱动分离装置和至少一个灌溉水分配系统。
在本发明的其它方面中，其一些实施方案可包括一种提供饮用水的方法。特别地，本发明的一些方面，可不用热驱动分离技术或单元操作就提供灌溉水和/或饮用水。例如，在本发明的一些实施方案中，方法可包括提供要被处理的水和在电驱动分离装置中处理至少一部分要被处理的水产生第一处理水的一个或多个行为或步骤。方法还可包括在一个或多个压力驱动分离装置中处理一部分要被处理的水，一般为分开的部分，以产生第二处理水的一个或多个行为。在一些情况下，方法还可包括混合第一处理水和第二处理水产生饮用水的步骤。饮用水一般具有目标或所需总溶解固体(TDS)含量。
涉及提供饮用水的系统的本发明的方面可包括要被处理的水源、具有流体连接到或至少可连接到要被处理的水源的入口的压力驱动的分离装置。压力驱动的装置还可具有一个或多个出口作为处理水出口，一般有至少一个产物出口。压力驱动的装置一般还具有至少一个废物出口作为包含从处理水中除去的一种或多种物种一般是不想要物种的物流的出口。提供饮用水的系统还可包括可能流体连接到或可连接到要被处理的水源、压力驱动分离装置或两者的一个或多个电驱动分离装置。例如，如下文中更详细描述，一个或多个电驱动分离装置可流体连接到压力驱动分离装置的废物出口。根据本发明的具体实施方案，提供饮用水的系统还可包括具有一个或多个入口的一个或多个混合器，所述一个或多个入口流体连接到或可连接到压力驱动装置的处理水出口和电驱动分离装置的产物水出口。混合器可包括有利于至少部分混合或混和一个或多个产物物流在一些情况下包括来自要被处理水源的物流以形成具有一个或多个所需特征的最终产物物流的任何混合单元操作。
要被处理的水可包括海水、微咸水和/或包含高浓度溶解固体或盐的水。要被处理的其它水源可包括由于渗滤和/或毒性考虑而不适合用在农业设施中的水。
本发明的系统和技术可在合适时包括有利于其一个或多个操作原理的预处理子系统。可在本发明的一种或多种实施方案中利用一个或多个预处理和后处理单元操作。例如，本发明的系统和技术可包括包含分离或除去要被处理水中至少一部分任何悬浮固体的一个或多个过滤器的预处理子系统。这类预处理子系统一般除去会破坏本发明系统任何下游单元操作的颗粒材料。其它预处理单元操作包括例如微滤器以及可除去1微米或更大的悬浮固体的沉积类系统。
可利用更多预处理操作提高本发明的一个或多个单元操作的效率。例如，预处理子系统可包括在分离操作前分别冷却或加热要被处理的水的冷却器或加热器。可进行原料物流或任何中间工艺物流的冷却以例如有利于不想要物种从要被处理的物流中传递或阻碍想要物种从要被处理的物流中传递。同样，可进行加热以升高原料物流或一个或多个中间工艺物流的温度到例如有利于一个或多个分离装置的经济或有效操作的所需温度。加热过程的非限制性例子可包括可相关联的或为本发明的工艺或系统的单元操作的加热器、炉或换热器。例如，可通过与本发明的处理系统没有必然联系的电厂的换热器提供加热。
后处理单元操作可去除、除去或降低处理水中一种或多种物种的浓度。例如，可利用一个或多个离子交换柱除去在电驱动分离装置和/或压力驱动分离装置中不容易除去的物种。后处理操作中一般被除去或至少浓度降低至优选无毒和/或非不可接受水平的物种的非限制性例子包括会影响土壤团聚、水渗滤和/或对植物生长有毒的那些，如铝、砷、铍、镉、钴、铬、铜、铁、氟化物、锂、锰、钼、镍、铅、硒、锡、钛、钨、钒、硼和锌。可被一个或多个后处理操作解决的其它物种包括在饮用水中对人、家禽和/或牲畜有毒或不能接受的那些，如但不限于硝酸盐、亚硝酸盐和钒以及硫化物。还可进行消毒过程以至少部分灭活或降低可能对人和/或牲畜有害的菌落形成微生物的浓度。
替代地，或与一个或多个去除单元操作结合，本发明的系统和技术可包括添加一种或多种物种到至少一部分处理水中。例如，可添加石膏调整一种或多种想要物种的浓度或调整水的特性。当水用于灌溉时，其它添加剂可包括有利于农作物生长的肥料或其它补充物。
电驱动装置一般利用势场产生诱导一种或多种一般是可包括所需和不所需物种的目标物种从载体或流体迁移的动力。电驱动装置可使用在迁移中分离目标物种和/或抑制返回或相反过程的一个或多个部件。这类设备的非限制性例子包括电渗析(ED)设备，包括电流换向电渗析(EDR)设备，以及电去电离(EDI)设备。但是，本发明不限于这类电驱动装置的一个或组合，并可在提供有利于要被处理的流体中一种或多种目标物质优先于其它物种迁移的动力的其它装置中实施。
本发明的电驱动分离装置一般利用有利于分离现象的离子选择膜。在一些情况下，选择性可渗透膜可优先或选择性允许一些物种相对于其它物种传递。例如，阳离子选择膜可用在电驱动分离装置中的一些室中。在其它情况下，阴离子选择膜可用在一个或多个室中。在还一些其它情况中，本发明的电驱动分离装置可包括一个或多个一价选择膜以选择性促进一价阳离子或阴离子物种的传递。事实上，在本发明的一些实施方案中，本发明的分离装置可包括一价阳离子选择膜和一个或多个一价阴离子选择膜，一般在装置的一个或多个浓缩室中。商业上可用的一价选择膜的非限制性例子包括日本东京ASTOM公司或日本东京Tokuyama公司的NEOSEPTA
阳离子和阴离子选择膜。
压力驱动分离装置一般利用一个或多个抑制从中迁移同时允许其它渗透的屏障。有利于分离现象的动力一般包括对要被处理的流体加压。压力驱动分离装置的非限制性例子包括微滤、纳滤(NF)装置以及反渗透(RO)系统。
本发明的一种或多种实施方案可涉及如图1中示例性显示的水处理系统100。系统100可为提供饮用水、灌溉水或两者到例如使用点114的系统。处理系统100可包括至少一个分离单元操作或分离装置110，在一些情况下，所述至少一个分离单元操作或分离装置110从要被处理的水源102中选择性除去一个或多个物种或物种类别。系统可任选地包括提供处理系统一个或多个操作特性指示的一个或多个监测子系统。如图示，系统100可具有一般提供分离装置110产生或以其它方式处理的水质量的指示的一个或多个监测传感器108。在本发明的一些方面中，系统100可利用被设计或构建并布置以调节本发明系统中一个或多个单元操作的一个或多个参数的控制系统或控制器。再参考图1，系统100可因此具有调节分离装置110的至少一个操作参数一般到至少一个所需条件的一个或多个控制器106。可利用任何合适的控制技术调节系统100中任何单元操作的至少一个操作参数以提供具有一个或多个所需特征的处理水。
本发明的系统和技术可包括有利于输送处理水到一个或多个使用点的一个或多个水分配系统。例如，分配系统可包括输送灌溉水到农业设施中各个使用点的灌溉分配系统。为了有利于处理水的输送，分配系统可包括一个或多个贮存系统，如蓄水池、槽、井或其它器皿和容器。本发明的灌溉系统可利用架空和/或表面灌溉技术输送水到指定区域。灌溉系统部件因此可使用不可移动以及可移动设备。
一个或多个贮存系统可被视为分配系统的一部分或处理系统的辅助子系统。所述一个或多个贮存系统还可有利于提供具有所需特性的处理水。例如，具有第一状态或特征的处理水可在进一步处理或加工例如与另一处理或未处理水体或水流混合前被存贮在一个或多个贮存伴侣(companion)中。
图2为示例性显示与灌溉系统200有关的本发明一些特征的示意图。灌溉系统200可包括流体连接并如图所示被布置接受通过灌溉水分配系统224从源202处理的水的分离装置230。分离装置220可处理来自源202的水并提供处理水到第一使用点228，这里图示为第一类农作物。使用点228可为例如处于与全部农作物至少一部分不同的生长阶段的一部分农作物。系统200还可包括一个或多个第二分离装置230。分离装置230还可处理来自源202的水并通过第二灌溉分配系统234提供处理水到第二使用点238，图示为第二类农作物。使用点228、第二使用点238可为具有与例如第一使用点228相同类型的要灌溉农作物的部分或为处于不同生长阶段的第二农作物的一部分。根据本发明的一些实施方案，分离装置230可任选地通过管道或连接管244提供处理水到第一使用点228，代替和/或补充来自分离装置220的处理水。本发明的一些实施方案至少部分考虑分段处理设计。例如，第一分离装置220可提供具有第一水质量或特征并通过管道或分配系统242可进一步在第二分离装置230中被处理的处理水。可与一个或多个第一分离装置220一起利用多个第二分离装置230来提供处理水到一个或多个使用点。本发明的一些实施方案可包括分离装置的串联布置，其它实施方案可利用并联形式的分离装置提供处理水，以便满足一个或多个使用点的体积要求。但是，在一些情况下，可执行串联和并联处理路径的组合以一定速度或多种速度提供处理水，其中一个或多个处理水流中的每一个都具有一个或多个所需特征。
系统200可包括一个或多个控制器(未示出)以控制系统200的任何部件或子系统的一个或多个操作参数。如同图1中示例性图示的系统，系统200可具有能调整一个或多个操作参数的一个或多个控制器。例如，系统200的一个或多个控制器可调节任何一个分离装置中施加电场的电流、电势或两者。可被调节的其它参数包括例如系统中任何物流的TDS含量、压力、温度、pH、流量比或任意组合。
根据本发明的一些方面，处理水流的一个或多个特征可为任何测量或推导的产物物流属性以便使它在点114处适合预定用途。但是，本发明不因此限制；例如，水的特征可为处理水流或产物水流相对于要被处理水流的属性。属性或参数可为水的单一或复合或集合特征。这种属性的具体非限制性例子可包括水的电导率或电阻率、水中一种或多种特定物种或物种类别的存在、不存在或浓度，以及它们的组合。
根据本发明的一种或多种实施方案，本发明的系统和技术提供具有所需水属性的水，这些属性可用复合特征来表示或量化。复合特征可提供处理水对特定目的合适性的指示。因此，本发明的系统和技术可包括寻求或至少促进提供具有一个或多个所需复合特征的水的操作。在灌溉应用中，处理水属性可与其作为灌溉水的适合性有关。因此，本发明的一些方面可涉及通过调节其一个或多个特征处理非饮用水并使适合在一个或多个农业设施中灌溉的水作为处理水。本发明的一些方面可提供被设计成在一个或多个农业设施中生长或培养的一种或多种农作物的灌溉水。例如，再参考图2，本发明的系统和技术可提供具有第一复合特征的第一处理水到第一类农作物228和具有第二复合特征的第二处理水到第二类农作物238。第二处理水可用于补充和/或调节第一处理水的特征，相反，第一处理水可用于调节第二处理水的一个或多个特征。可以通过例如混合到一起或掺混一个或多个处理水流来调整一个或多个特征以满足特定需求。具体目标特征可通过调节要被混合的处理水流的比例或相对数量或速度来实现。
在典型操作中，一个或多个分离装置220和230的每一个一般产生一个或多个二次物流。通常，所述一个或多个二次物流包含不可接受水平的一种或多种不合需要的物种。任何一个或多个二次物流可被作为废物物流排放。例如，通常包含从分离装置230中处理的物流转移来的一种或多种物种的废物物流可通过管道或分配系统236被排放或转移到要被处理的水源202中。同样，本发明的其它实施方案考虑使一般来自一个或多个下游分离装置的一个或多个二次物流与在一个或多个上游分离装置中要被处理的水流汇合。废物物流还能与可与处理系统直接联系或不联系的其它物流被一起排放。例如，要被排放的物流可在与来自例如冷却塔的一个或多个放空(blow down)物流混合后返回到要被处理的水源，其中，冷却塔可不是处理系统的单元操作。但是，在其它情况下，所述一个或多个废物物流可被存放并与具有极低盐度的水汇合以解决会导致从表面土壤浸析可溶性材料和盐如钙的水渗滤问题。
在本发明的一些实施方案中，可将来自第二分离装置230的管道236中包含的二次物流引入到第一分离装置220，单独地或与通过管道222输送的来自源202的要被处理的水汇合，如图2所示。
图1和2中示意图示的系统还可包括有利于水处理的单元操作。例如，可在分离装置220和230上游使用任选的系统来过滤或以其它方式除去来自源202的水中的至少一部分悬浮固体。可用于降低要被处理水中夹带的至少一种悬浮固体的浓度的预处理单元操作的非限制性例子包括微滤器、沉降器和粗颗粒过滤器。
另外，可使用一个或多个单元操作进一步处理一个或多个处理水流。例如，滤清床可进一步除去分配系统224和234中一个或多个处理物流的一个或多个物种。可用于除去至少一部分弱电离或可电离物种如但不限于硼、亚硒酸盐(selenite)和砷的这类单元操作的非限制性例子包括离子交换柱。
有利于本发明的一个或多个处理水流后处理的其它单元操作包括增加或以其它方式调整水流的一种或多种所需物种浓度或特征的那些。可利用后处理操作使所述一个或多个废物物流适合排放到环境。
因此，可在本发明的一个或多个分离装置下游布置有利于结合来自一个或多个这类源的另一处理或未处理水流、消毒剂、营养物和/或所需盐的混合器。根据本发明的一些实施方案，可布置一个或多个盐源以被引入到处理水流中。例如，可在本发明的处理或灌溉系统中使用选择性除去或降低要被处理水流中二价或其它非一价物种浓度的分离装置。这类任选的装置将一般提供具有较高非一价物种浓度的至少产物物流，其可被引入到处理物流中调节其至少一个特征以便提供具有目标或所需条件的水流或水体。有利提供有益物种富集物流的系统和技术的例子包括题目为“Electrically-Driven SeparationApparatus”的未决美国申请No.11/474299中公开的那些，本文引入其要点作为参考。但是，在一些情况下，可利用一个或多个例如钙和/或镁盐的其它未连接或不同源在使用前调节处理水流的一个或多个特征。另外，可进一步调整水流的一个或多个内在和/或外在性质。例如，可冷却或加热水流以调整其温度。还可通过例如添加一种或多种酸或碱调节水流或水体的pH以获得所需的pH值。所需性质或特征可依赖于多个因素，包括例如要被灌溉的土壤的pH、要被灌溉的农作物的耐盐性和在一些情况下还有土壤的水分含量。因此，本发明的一些特征提供涉及获得一个或多个所需复合特征的进一步能力。
可在分离装置中处理后、使用前或引入到使用点前或在一个或多个蓄水池中贮存处理水期间进行一个或多个性质或特征的进一步调整。
但是，本发明的一些方面考虑相对于第一或处理产物物流和/或引入到分离装置内的物流包含高浓度的一种或多种溶解物种的这类二次物流的有益或经济上有吸引力的属性。例如，二次产物物流可包含大量溶解固体并能用作可被进一步处理得到附加产物或至少提供具有高浓度所需物种的产物物流的原料物流。
在本发明的一些系统和技术中使用的水的一个或多个特征可提供水农业用途适合性的指示。例如，水的一个或多个特征可被表示为盐度、总溶解盐或固体含量和/或电导率以及或结合碱度、铁含量和水pH中的任何一个。在一些情况下，当相对于要用至少部分处理水灌溉的农作物的类型考虑时，水的盐度水平会变成选择性参数。因此，根据本发明的一些方面，可使用水的盐度调整本发明系统的至少一个操作参数。在本发明的系统和技术的其它实施方案中，特征值可被表示为往往使土壤不透水的物种的浓度对往往使土壤团聚或吸水的物种的浓度的比。
根据本发明的一些方面，特征值可提供水对灌溉目的、人消耗和/或牲畜或家禽用途的适合性的指示。在一些实施方案中，水流或水体的特征值可被表示为水中一价物种的浓度相对于二价物种的浓度的比。例如，特征值可至少部分地被表达为钠吸附比或可交换钠百分比。优选地，水流或水体的SAR值可提供水是否可以适合灌溉一类或一种农作物的指示。因此，根据本发明的一些方面，其一些实施方案涉及能够包括至少部分根据至少部分来源于使用点至少一个要求的所需特征值控制一个或多个操作参数的系统和技术。在使用点为例如要被灌溉的农作物时，所需特征值可基于农作物的耐盐性和/或土壤的一个或多个属性或特征。
一般按照式(1)确定钠吸附比值
其中[Na]为水中的钠物种浓度，mol/m3，[Ca]为水中的钙物种浓度，mol/m3，[Mg]为水中的镁物种浓度，mol/m3。水的其它特征值可单独使用或与其它特征值结合使用。因此，在一些情况下，可用作水质量或其预定目的适合性指示的水的特征值包括水中的总溶解固体浓度、pH和/或一种或多种有毒或有害物种的浓度。
可通过调整水系统的一个或多个操作参数实现例如灌溉水的SAR值的调整。例如，可调整具有各种关联SAR值的处理水的相对比例以提供具有所需SAR值的产物水的复合或掺和混合物。包括减小水流通过一个或多个分离装置的流速或增加停留或处理时间的其它技术可有利于获得所需SAR值。除了这类技术外或与这类技术结合，通过例如电驱动或压力驱动分离装置的施加电位也可提供具有一个或多个所需特征的处理水。
本发明的系统的处理水产物可对海水和/或微咸水脱盐以提供避免或减少任何土壤渗透和/或渗滤问题程度的灌溉水。
处理水的一个或多个特征值可为水中所含物种之间的相对相关性。例如，特征值可为溶解钠物种对溶解钙的比。不超过约3:1的优选所需钠对钙比可避免或减少由于土壤分散和堵塞以及土壤表面孔密封引起的水渗滤问题的可能性。另外，本发明的一些实施方案可选择性降低灌溉水中一价钠的浓度，可提供相对钙富集的水源以抵消灌溉中的任何钠分散现象。
产物水可具有在约2到约8范围内的SAR值。但是，目标或所需SAR值可能取决于工业设施中的一个或多个因素。例如，目标SAR值取决于设施中生长的农作物类型、设施中一种或多种农作物的生长阶段和土壤状况，包括土壤的水渗滤性、钠质化(sodicity)和/或碱度。可用于提供灌溉水一个或多个目标特征的具体准则包括联合国粮食和农业组织(FAO)提供的那些。例如，可与SAR值关联的可交换钠水平可用作用于灌溉目的的水的所需特征值。特别地，敏感农作物如但不限于水果、坚果和柑橘一般需要具有不超过约8的SAR值的灌溉水；其它敏感农作物如豆可耐受具有直到约18的SAR值的灌溉水；中等耐受农作物如苜蓿、燕麦和稻米可耐受SAR值为直到约18到46的灌溉水；耐受农作物如但不限于小麦、大麦、蕃茄、甜菜和高麦草可耐受SAR值为直到约46到102的灌溉水。
渗滤问题一般在灌溉水未进入土壤时出现并变得对农作物不可用。与减少水可用性的盐度问题相比，渗滤问题可能有效减少可用于农作物用途的水量。水渗滤可随增加盐度而增加，并可随盐度降低或钠含量相对于钙和镁增加而降低。另外，小于约0.5dS/m的低盐度水一般是腐蚀性的，往往由可溶性矿物和盐如钙浸润表面土壤，这又可能减少土壤团聚和结构。没有或具有低盐含量的土壤往往分散成细土壤颗粒，其填充孔空间，有效密封土壤表面并降低水渗滤速度。土壤往往形成减少进入表面下的水量并可能还阻止农作物突出(emergence)的硬皮。因此，在本发明的一些实施方案中，所需的水质可进一步基于灌溉水的盐度。例如，图4，其基于Ayers，R.S.和Westcot，D.W.题目为“Water Quality for Agriculture”的出版物，FAO Irrigation andDrainage Paper 29 rev.1，Food and Agriculture Organization of theUnited Nations，1989，1994，并且其显示了用TDS浓度表示的盐度和SAR值对渗滤的影响，该图能够联合提供减少或避免渗滤问题的灌溉水所需盐度水平和SAR值。在图4中，利用海水性质由上述文献的电导率数据推导出TDS浓度值。特别地，根据公布的物理性质确定海水在20℃时的密度和盐度之间以及盐度和电导率之间的关联。然后利用这些关联将来自上述参考文献的海水的电导率值转变成相应的TDS浓度，然后用它相对于相应SAR值绘图得到图4中提供的渗滤准则。
本发明的其它实施方案还可提供合适的灌溉水，此时它具有复合特征值，如具有小于约8的SAR值，同时具有约1500ppm或以上的TDS水平。
本发明的一些实施方案可能提供选择性除去不想要物种的脱盐系统和技术，其与非选择性脱盐技术如基于热和压力驱动过程的那些相反。另外，本发明的一些系统和技术可不要求进一步添加优选物种来提供产物水流。例如，本发明可提供不包括通过添加补充物种来进一步调节特征值的灌溉水。
图3图示了本发明的其它特征和方面。示例性图示的处理系统300可包括第一分离装置304和第二分离装置306。分离装置304和306一般处理来自一个或多个源302的流体。来自源302的要被处理的水一般包含高水平或不可接受水平的溶解物种。因此可利用所述一个或多个分离装置至少部分除去或降低水中一种或多种不合需要物种的浓度。如示例性图示，可使来自分离装置304的处理水与来自分离装置306的处理水在一个或多个混合操作或混合器308中汇合提供具有所需性质和/或特征的处理水流到使用点314。根据本发明的一些实施方案，可使处理水在一个或多个使用点314处适合用作饮用和/或沐浴水。
第一分离装置304可为电驱动装置或压力驱动装置。同样，第二分离装置306可为电驱动分离装置或压力驱动分离装置。根据本发明的一些方面，分离装置304除去来自源302的要被处理的水中多种不想要物种的至少一部分。在一些情况下，第一分离装置可从要被处理的水中不加选择地除去多种不想要物种的至少一部分。例如，第一分离装置可利用基于RO和/或NF的技术除去任何不想要物种的至少一部分，通常没有优先性或选择性。由压力驱动分离装置产生的处理水流优选超过饮用水质量要求。
第二分离装置可从要被处理的水流中除去一种或多种不合需要的物种。在一些情况下，分离装置从水中选择性除去至少一部分一种或多种不合需要物种产生产物水流。如果来自第二分离装置的产物水流不能满足或超过饮用水质量要求，则可将来自第一分离装置的超过饮用水质量要求的一部分处理水引入或与其混合。例如，在第一分离装置提供TDS水平为约250mg/L的产物水和第二分离装置提供TDS水平为约1000mg/L的产物水时，可以以约2:1的体积比混合产物水流产生TDS水平为约500mg/L的混合产物。目标水平可为满足或超过世界卫生组织建议的一个或多个准则的浓度。还可使其它水流与本发明分离装置的一个或多个产物物流混合来提供满足或超过一般由政府管理机构设定的准则或要求的饮用和/或沐浴水。
来自第一分离装置的一个或多个废弃物流一般包含较高含量的从第一处理产物物流中除去的物种，可被排放到排水沟、引导到一个或多个辅助使用点310或返回到源302。本发明的其它实施方案考虑通过管道322混合废弃水流与来自源302的水以便在第二分离装置中被处理。来自第二分离装置的二次或废弃水流也可被排放到排水沟、引导到一个或多个辅助使用点310和/或312、返回到源302，如所示通过管道316。
如上所述，可在后处理操作中在本发明的系统和技术中使用辅助系统。例如，可布置一个或多个消毒系统如辐射、氧化或以其它方式降低水中微生物活性的那些以进一步处理水。此外，还可按上面所述使用一个或多个贮存系统。
本发明的一些特征涉及包括利用如上所述选择性膜的电驱动分离装置的系统和技术。如图7中所示，可通过所用膜的选择性影响用例如TDS含量表示的处理水的质量。图8A和8B显示了根据本发明一些方面的选择性分离装置的能力。如图8A中所示，通过利用电驱动分离装置可产生具有所需特征集合的水用于灌溉农作物。在本发明的一些实施方案中，电驱动分离装置利用一价选择性膜以有利于处理水如海水和/或微咸水来提供适合农业设施中灌溉的水。相反，非选择性技术或甚至非一价选择性技术如包括反渗透装置、蒸馏装置以及纳滤的那些不能弹性地提供满足目标特征的处理水。图8B尤其图示了包括一价选择性膜的电驱动分离装置可提供相对于超过2500或甚至3000ppm的TDS含量具有可接受钠吸附比特征的处理水。因此，本发明的一些方面可提供有目标地除去不合需要物种同时保留较少不能接受物种的系统和技术。
另外，由于本发明的一些实施方案可选择性除去一价物种，因此任何得到的二次或浓缩物流将不太易于结垢和污染。这个特征有利地允许本发明的一些分离实施方案以比非选择性技术高的水回收速度操作，因为任何二次物流的体积速度可被有效减小，不用关心或很少关心不合需要的沉淀。因此，涉及利用选择性分离一价物种的系统和技术的本发明一些实施方案可在比基于非选择性ED和蒸馏的分离装置高的回收速度下工作，和在比基于RO和NF的分离装置甚至高得多的回收速度下工作。重要地，由于基于RO和NF的分离系统选择性降低非一价物种的浓度，因此这些过程不能有效提供具有低SAR值的处理水。
本发明的选择性分离系统和技术的另一个优点涉及减少或除去对农作物生长具有很小或没有影响的非电离物种。例如，在本发明的ED基系统中二氧化硅一般不被优先除去，借此避免一般在RO和蒸馏装置中处理含二氧化硅水时出现的在二次物流中的任何结垢或污染问题。另外，由于本发明的一些实施方案的二次物流一般具有降低的结垢趋势，因此本发明的分离系统和技术中的回收速度大于RO和蒸馏基系统的回收速度。
可使用一个或多个计算机系统实现本发明的系统的控制器106。计算机系统可为例如通用计算机，如基于Intel PENTIUM型处理器、Motorola PowerPC处理器、Sun UltraSPARC处理器、Hewlett-PackardPA-RISC处理器或任何其它类型处理器或它们的组合的那些。可使用专门编程的专用硬件例如为水处理系统设计的特定用途集成电路(ASIC)或控制器实现计算机系统。
计算机系统可包括通常连接到一个或多个存储设备的一个或多个处理器，存储设备可包括例如磁盘驱动器存储、闪存设备、RAM存储设备或用于储存数据的其它设备的任何一个或多个。存储部件或子系统一般用于存储系统100和/或计算机系统操作期间的程序和数据。例如，存储部件可用于储存一段时间内与参数有关的历史数据以及操作数据。包括执行本发明实施方案的程序代码的软件可被储存在计算机可读和/或可写永久性记录介质上，然后通常被拷贝到存储子系统中，然后在那里通过一个或多个处理器执行。可用多种编程语言中的任何一种例如Java、Visual Basic、C、C#或C++、Fortran、Pascal、Eiffel、Basic或其各种组合中的任意一个编写这种程序代码。
计算机系统的部件可通过互连机构连接，互连机构可包括在集成在相同设备内的部件之间提供通讯的一个或多个总线和/或在归属于单独的分立器件上的部件之间提供通讯或互连的网络。互连机构一般使通讯包括但不限于在系统部件之间交换的数据和指令成为可能。
计算机系统还可包括一个或多个输入装置，例如，键盘、鼠标、跟踪球、麦克风、接触屏，和一个或多个输出装置，例如，打印设备、显示屏或扬声器。另外，除了可通过系统部件的一个或多个形成的网络外或作为其替代，计算机系统可包含能连接计算机系统到通讯网络的一个或多个界面。
根据本发明的一个或多个实施方案，所述一个或多个输入设备可包括用于测量参数的传感器。或者，传感器，计量阀和/或泵或全部这些部件可被连接到有效连接到计算机系统的通讯网络上。例如，一个或多个传感器108可被设计为直接连接到控制器106的输入设备，计量阀、泵和/或装置102的部件可被设计为连接到控制器108的输出设备。这类子部件或子系统的任何一个或多个可被连接到另一个计算机系统或部件以便在通讯网络上与计算机系统通讯。这类构造允许一个传感器定位在离另一个传感器相当大距离处，或允许任何传感器定位在离任何子系统和/或控制器相当大距离处，同时还在它们之间提供数据。
控制器可包括一个或多个计算机存储介质，如可读和/或可写永久性记录介质，其中可储存限定由一个或多个处理器执行的程序的信号。介质可为例如磁盘存储器或闪存。在典型操作中，处理器可使数据如实现本发明一个或多个实施方案的代码从存储介质中被读取到能允许比介质更快地由一个或多个处理器访问信息的存储器内。存储器通常为临时性、随机访问存储器如动态随机访问存储器(DRAM)或静态存储器(SRAM)或有利于信息转移到一个或多个处理器并从中转出的其它合适设备。
尽管在实现本发明的各方面时举例了一类计算机系统来描述控制系统，但应认识到，本发明不限于在软件中或在所例示的计算机系统上实施。事实上，不是在例如通用计算机系统上实施，而是控制器或其部件或子段可替代地作为专用系统或作为专用可编程逻辑控制器(PLC)或在分布式控制系统中被实现。另外，应认识到，本发明的一个或多个特征或方面可在软件、硬件或固件或它们的任意组合中被实施。例如，控制器106可执行的算法的一个或多个片段可在单独的计算机中执行，这些单独计算机又可通过一个或多个网络通讯。
尽管示例性显示的各种实施方案都被描述为使用传感器，但应认识到本发明不限于此。本发明考虑改变现有设施以改进一个或多个系统、子系统或部件并实施本发明的技术。因此，例如，现有设施尤其是农业或农作物生长设施可被改变以包括根据本文示例性讨论的任何一个或多个实施方案的被设计提供灌溉水、饮用水或两者的一个或多个系统。或者，可改变现有系统和/或其部件或子系统以执行本发明的任何一个或多个行为。
实施例
从下面的实施例中可进一步理解本发明的这些和其它实施方案的作用和优点，下面的实施例说明了本发明的一个或多个系统和技术的益处和/或优点，但不是列举本发明的全部范围。
实施例1
这个实施例描述ED装置用于从要被处理的物流中选择性除去一价阳离子并产生具有较低SAR值的处理水时的预期性能。
图5为显示使用具有不同选择性水平的各种一价选择性膜时处理水SAR值的图。如所示，如果可接受或所需SAR值小于约6，则可利用选择性为约5的一价选择性膜获得约3500ppm的TDS水平。而且，如果可接受或所需SAR值小于约3，则可利用选择性为约10的一价选择性膜获得约2700ppm的TDS水平。
ED装置的预计能量需求小于使用RO装置的预计需求。另外，预期在本发明的电驱动分离装置中处理水需要的预计能量受要被处理的水的盐度线性影响。在本发明的一些实施方案中，可调节原料物流的温度以减少需要的能量，有利于电驱动分离装置中成本节约的分离。例如，增加包括海水的原料物流的温度约25℃提供约1500ppm的产物TDS水平和约50％的回收率，可导致ED组件(module)中约6％的预计能量减少。
实施例2
这个实施例描述使用基本如图1示意图所示的本发明技术的系统的性能，除了不使用控制器调整系统的操作参数。
ED组件(stack)包括浓缩和稀释室的十个有效单元对，五个单元对在向下流路上，五个单元对在向上流路上，提供约28英寸的总流体物流工艺流路。单元对利用阳离子选择性膜-Tokuyama公司的CMS一价选择性均匀膜以优先除去钠阳离子，和非均匀离子交换膜用作阴离子选择性膜(IONPURETM阴离子膜，0.018英寸厚)。使用0.020英寸厚的垫片和约70％开孔面积和0.020英寸的挤出筛至少部分限定室。通过RuO2涂敷的钛电极在每个单元对约2伏的施加电势下使ED装置工作。
通过在去离子水中溶解可从Spectrum Brands Inc.得到的InstantOcean合成海盐混合物制备原料水。按照需要加入氯化钠以提供具有海水的SAR值(约54)的原料溶液。
以单程模式操作组件，其中稀释和浓缩物流返回到原料槽。电极室被构造为稀释室并且单独地供料。通过标准滴定方法测定原料和产物物流中的钙和镁物种浓度。根据测量的电导率计算TDS水平。还计算钠浓度。
表1和2分别显示进口和产物水流特征。如表2中所示，本发明的系统和技术可提供具有一个或多个所需特征的产物水流。例如，本发明的系统和技术可选择性降低一价物种的浓度以提供具有所需SAR值的水。
另外，表中提供的数据表明，连接二个或多个电驱动分离装置可提供具有所需SAR值的处理水。也就是说，第一电驱动分离装置可降低水流的SAR值以提供具有中间SAR值的中间产物物流。中间产物物流又可以被引入到第二电驱动分离装置以提供具有所需SAR值的处理水。特别地，图6表明，通过利用具有一价选择性膜的ED装置，可在基于这种构造的约三级内降低TDS水平和SAR值到所需水平。其它构造可包括更多或更少的级以获得一个或多个所需水特征。
数据还表明，可调整各种参数适合产物水中的SAR值。例如，可增加或降低处理流速以获得目标SAR值。替代地，或与调整流速结合，在本发明的一个或多个方面中，可使用施加电势和/或总流路长度作为可调整的操作参数。
表1.原料物流特征
| 流速 | 电导率 | Ca | Mg | TDS | Na | SAR |
| L/m | mS/cm | ppm | ppm | ppm | ppm | - |
| 0.064 | 33.7 | 340 | 1940 | 24062 | 6397 | 29.4 |
| 0.072 | 33.7 | 340 | 1940 | 24062 | 6397 | 29.4 |
| 0.072 | 33.7 | 340 | 1940 | 24062 | 6397 | 29.4 |
| 0.076 | 34.7 | 352 | 1928 | 24836 | 6673 | 30.7 |
| 0.1 | 15.8 | 224 | 1196 | 10596 | 2418 | 14.1 |
| 0.122 | 33.7 | 340 | 1940 | 24062 | 6397 | 29.4 |
| 0.148 | 49.7 | 316 | 1784 | 37426 | 11339 | 54.4 |
表2.产物物流特征
| 流速 | 电导率 | Ca | Mg | TDS | Na | SAR |
| L/m | mS/cm | ppm | ppm | ppm | ppm | - |
| 0.064 | 16.0 | 236 | 1584 | 10766 | 2094 | 10.7 |
| 0.072 | 16.2 | 252 | 1588 | 10880 | 2116 | 10.8 |
| 0.072 | 22.1 | 284 | 1756 | 15164 | 3453 | 16.8 |
| 0.076 | 24.8 | 292 | 1720 | 17159 | 4192 | 20.5 |
| 0.1 | 5.2 | 124 | 740 | 3374 | 374 | 2.8 |
| 0.122 | 23.3 | 276 | 1724 | 16031 | 3800 | 18.6 |
| 0.148 | 36.4 | 268 | 1652 | 26163 | 7493 | 37.5 |
实施例3
这个实施例比较电驱动分离装置的性能与热驱动和压力驱动分离装置的性能。
使用的ED组件具有处于折叠流路上的十个单元对，从而经过稀释和浓缩室的五个单元对的流动接着转向并经过另外的五个单元对。组件中的每个单元都包括筛和0.020英寸厚垫片。单元为14英寸乘以1.2英寸。使用的一价阳离子选择性膜为Tokuyama Soda Corporation的CMS膜。使用的阴离子选择性膜为IONPURETM非均匀膜。ED组件使用铂涂敷的钛板。改变施加的电压和电流、流速和原料组成以得到有效选择性的各种状况。
表3和4列举了原料和产物水流性质。图7为显示处理水的TDS水平的影响相对于ED组件中所用膜的选择性的图。分析原料和产物物流的TDS含量以及钠、钙和镁的浓度。使用这些测量值按照式(2)计算有效选择性：
其中v为离子物种i的摩尔浓度，Δv为离子物种i的摩尔浓度的变化。
表3.原料物流特征
| Ca | Mg | TDS | SAR | Na | |
| ppm | Ppm | ppm | - | ppm | |
| 1 | 126 | 428 | 37426 | 121.66 | 12822 |
| 2 | 141 | 1928 | 24836 | 75.42 | 8283 |
| 3 | 136 | 1940 | 24062 | 72.92 | 8009 |
| 4 | 136 | 1940 | 24062 | 72.92 | 8009 |
| 5 | 136 | 1940 | 24062 | 72.92 | 8009 |
| 6 | 136 | 1940 | 24062 | 72.92 | 8009 |
| 7 | 355 | 5112 | 40268 | 72.13 | 12850 |
| 8 | 306 | 4396 | 35028 | 67.75 | 11193 |
| 9 | 234 | 3396 | 27129 | 59.78 | 8674 |
| 10 | 163 | 2340 | 19281 | 51.29 | 6184 |
| 11 | 98 | 1336 | 11356 | 39.93 | 3651 |
| 12 | 90 | 1196 | 10596 | 39.45 | 3419 |
| 13 | 32 | 384 | 4014 | 26.5 | 1313 |
| 14 | 32 | 384 | 4014 | 26.5 | 1313 |
表4.产物物流特征和计算的选择性
| Ca | Mg | TDS | SAR | Na | 选择性 | |
| ppm | ppm | ppm | - | ppm | - | |
| 1 | 107 | 396 | 26163 | 87.84 | 8852 | 1.8 |
| 2 | 292 | 1720 | 17159 | 54.42 | 5614 | 1.4 |
| 3 | 276 | 1724 | 16031 | 50.72 | 5217 | 1.4 |
| 4 | 252 | 1588 | 10880 | 34.66 | 3420 | 1.5 |
| 5 | 284 | 1756 | 15164 | 47.14 | 4897 | 1.8 |
| 6 | 236 | 1584 | 10766 | 34.51 | 3386 | 1.4 |
| 7 | 804 | 5036 | 34123 | 60.92 | 10707 | 3.1 |
| 8 | 704 | 4276 | 29348 | 56.79 | 9217 | 2.5 |
| 9 | 536 | 3324 | 21566 | 47.05 | 6724 | 3.7 |
| 10 | 304 | 1972 | 8897 | 23.73 | 2604 | 1.7 |
| 11 | 188 | 1148 | 6187 | 22.26 | 1871 | 1.6 |
| 12 | 124 | 740 | 3374 | 14.58 | 986 | 0.9 |
| 13 | 44 | 236 | 1321 | 10.4 | 400 | 0.9 |
| 14 | 32 | 168 | 651 | 5.57 | 181 | 0.8 |
表3和4中的数据以及图7表明，当原料水的TDS含量降低时，阳离子选择性膜的选择性也降低。确定选择性对TDS的关联遵循式(3)：
选择性＝0.5905+(5x10-5)(TDS)
然后，利用这种选择性/TDS关系在图8A和8B中提供的复合特征方面表征根据本发明的电驱动分离装置的能力，相对于其它非选择性技术反渗透、蒸馏和纳滤。
假定海水中一价阳离子物种的约96％为钠，约4％为钾。另外，假定所有阳离子物种构成TDS含量的约37％，从而可按照式(4)确定TDS变化：
另外假定二价物种钙和镁在电驱动分离装置中被除去时表现类似，可利用下面的式：
使用利用式(2)、(3)和(4)的上述假定预测产物水SAR值相对于TDS水平。结果提供在图8A和8B中，后者显示前者的放大部分。图8B包括限定一些农作物优选特征范围的覆盖图，表明本发明的分离技术可提供满足或跨越目标特征集合界限的多个实际产物物流。特别地，本发明的分离系统和技术提供了不能利用非选择性替代方案直接获得的中间和/或可调特征。尽管如此，为了提供对比基础，通过估计实际所得产物与成比例数量的原料或未处理海水的假定混合物来估计处理水的中间性质。例如，为了提供蒸馏水产物的SAR/TDS关系的特性的估计，将原料海水与实际蒸馏水混合预测中间产物的特征值。尽管一般不使用这类做法，但提供如连接实际数据的虚线所指示的图示预测中间特征以提供相对于选择性分离系统的比较。通过估计理论上混合产物的性质，类似地估计反渗透和纳滤系统的SAR/TDS关系的特性。因此，对于不连续非可调技术的每一种，连接实际数据点的虚线代表假设可获得的可调产物，而连接实际数据值的实线显示可获得的可调产物。
实际蒸馏水性质得自U.S.Dept.of Interior，Bureau of Reclamation，Denver Office的出版物，题目为“Water Treatment Technology ProgramReport”，no.7，1995。非选择性ED产物水性质的实际数据得自Turek，M.的出版物，“Cost Effective Electrodialytic Seawater Desalination”，Desalination，no.153，pp 371-376，2002。纳滤产物水性质的实际数据得自Tseng等的出版物，“Optimization of Dual-Staged NF Membranesfor Seawater Desalination”，AWWA 2003 CA-NY An.Fall Conf.，2003。
目前已经描述了本发明的一些示例性实施方案，对于本领域那些技术人员来说应该显而易见，上述仅仅是示例性的而不是限制性的。大量变化和其它实施方案在本领域一个普通技术人员的范围内并被考虑落在本发明的范围内。特别地，尽管本文提供的许多实施例包括方法行为或系统要素的具体组合，但应认识到，这些行为和这些要素可以以其它方式被组合以完成相同目标。例如，可在二阶段过程中联合ED和EDI装置，其中ED装置降低海水中的TDS水平到约5000ppm到约6000ppm的范围，EDI装置随后降低TDS水平到约1500ppm到约2000ppm的范围。
另外，仅仅与一种实施方案有关讨论的行为、要素和特征不打算被排除到其它实施方案中类似角色之外。
应认识到，本领域那些技术人员可容易想到各种变更、变化和改进，并且这类变更、变化和改进旨在成为公开的一部分并在本发明的精神和范围内。例如，可按照替代的式(5)表示钠吸附比：
其中Na为水中的钠浓度，me/L；Cax为修正钙值，me/L，其表示因水盐度HCO3/Ca比(me/L)和土壤表面中CO2的估计分压而补偿的水中钙物种浓度；Mg为水中镁物种的浓度，me/L。
此外，还应认识到，本发明涉及本文描述的每个特征、系统、子系统或技术，和本文描述的两种或多种特征、系统、子系统或技术的任何组合，以及两种或多种特征、系统、子系统和/或方法的任何组合，如果这类特征、系统、子系统和技术彼此一致，则被考虑在权利要求所体现的本发明的范围内。
在权利要求中使用顺序术语如“第一”、“第二”、“第三”等修饰权利要求要素本身不代表一个权利要求要素相对于另一个的任何优先级、优先性或次序或执行方法动作的暂时顺序，而是仅仅用作区分具有特定名称的一个权利要求要素与具有相同名称(要不是使用顺序术语)的另一个要素的标记来区分权利要求要素。
本领域那些技术人员应认识到，本文描述的参数和构造是示例性的，实际参数和/或构造将取决于使用本发明的系统和技术的具体应用。使用仅仅常规实验，本领域那些技术人员还应认识到或能确认本发明具体实施方案的等价物。因此认为，本文描述的实施方案仅仅作为例子提供，并且在附加权利要求和其等价物的范围内；本发明可以以本文具体描述外的方式实施。
本文使用的术语“多个”指二个或更多项目或部件。术语“包括”、“带有”、“具有”、“包含”和“涉及”不管是在撰写的说明书还是权利要求书等中，都为开放式术语，即意味着“包括但不限于”。因此，这类术语的使用意思是指包括其后列举的项目和其等价物以及附加的项目。只有转接语“由...组成”和“基本由...组成”分别为封闭或半封闭转接语，对于权利要求而言。另外，针对水尤其是处理水使用术语“可饮用”不限制本发明主题的范围并可涉及适合牲畜使用包括消耗的水。
Claims (30)
1.一种方法，包括引入要被处理的水到电驱动分离装置中提供钠吸附比(SAR)值小于约20的灌溉水，
其中SAR值按照下面的式确定：
其中[Na]为灌溉水中的钠物种浓度，mol/m3，
[Ca]为灌溉水中的钙物种浓度，mol/m3，
[Mg]为灌溉水中的镁物种浓度，mol/m3。
2.权利要求1的方法，还包括加热要被处理的水的行为。
3.权利要求1的方法，其中要被处理的水包括海水和微咸水中的至少一种。
4.权利要求1的方法，其中灌溉水具有少于约3500ppm的总溶解固体(TDS)含量。
5.权利要求1的方法，还包括调整灌溉水的钙物种浓度的行为。
6.权利要求1的方法，还包括调整灌溉水的镁物种浓度的行为。
7.权利要求1的方法，还包括除去灌溉水中任何含硼物种的至少一部分的行为。
8.权利要求1的方法，其中电驱动分离装置包括一价选择性膜。
9.权利要求8的方法，其中一价选择性膜为一价阳离子选择性膜。
10.权利要求8的方法，其中一价选择性膜为一价阴离子选择性膜。
11.权利要求8的方法，其中电驱动分离装置包括电渗析设备。
12.权利要求1的方法，其中灌溉水的SAR值小于约9。
13.权利要求12的方法，其中灌溉水的SAR值小于约3。
14.权利要求1的方法，还包括在进行引入水到电驱动分离装置的行为前从要被处理的水中除去悬浮颗粒材料的行为。
15.权利要求14的方法，还包括引入灌溉水到离子交换床的行为。
16.权利要求1的方法，还包括利用灌溉水灌溉至少一部分农业设施的行为。
17.权利要求16的方法，还包括添加海水和微咸水中至少一种到灌溉水以产生具有所需SAR值的混合灌溉水的行为。
18.权利要求16的方法，还包括根据农业设施的至少一个要求调整电驱动分离装置的操作参数获得预定的灌溉水SAR值的行为。
19.权利要求18的方法，其中所述至少一个要求为农业设施中土壤特征和农业设施中生长的至少一种农作物的耐盐性中的至少一个。
20.一种灌溉系统，包括：
流体连接到要被处理的水源的电驱动分离装置；和
流体连接到电驱动分离装置的灌溉水分配系统。
21.权利要求20的灌溉系统，其中电驱动分离装置包括电渗析装置。
22.权利要求20的灌溉系统，还包括流体连接到电驱动分离装置的加热器。
23.权利要求20的灌溉系统，其中要被处理的水包括海水和微咸水中的至少一种。
24.权利要求20的灌溉系统，还包括在电驱动分离装置和灌溉水分配系统之间流体连接的镁盐和钙盐中至少一个的源。
25.权利要求20的灌溉系统，还包括布置在电驱动分离装置上游的过滤器。
26.权利要求20的灌溉系统，还包括布置在灌溉水分配系统上游的离子交换床。
27.权利要求20的灌溉系统，还包括被设计以调整电驱动分离装置的至少一个操作参数的控制器。
28.权利要求27的灌溉系统，其中控制器被设计以调整电驱动分离装置的至少一个操作参数来提供具有所需钠吸附比值的灌溉水。
29.权利要求20的灌溉系统，还包括具有流体连接到电驱动分离装置的入口和流体连接到灌溉水分配系统的出口的混合器。
30.权利要求29的灌溉系统，其中混合器还包括流体连接到钠吸附比值大于约20的水源的入口。
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