CN104736466A - 用于存储、处理和递送经处理的液体的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
提供用于控制在一种或多种流体之间的混合的系统和方法。所述的系统和方法可以利用包括一个或多个区域的容器，其中所述的区域配置用于在一种或多种流体之间的混合最小化。某些系统和方法可以利用包括蜿蜒的流体路径的容器。其他的系统和方法可以利用包括一个或多个区域的容器。
Description
技术领域
本申请的各个方面一般涉及的是存储和递送一种或多种液体，更为详细的是，涉及的是用于存储和递送在包括至少一个容器的处理过程中的一种或多种液体的方法和系统。
发明内容
根据一个或多个实施方案，在此提供的是控制在第一流体和第二流体之间的混合的方法。所述的方法包括提供至少一个容器，所述的容器包括蜿蜒的流动路径、第一端口和第二端口，通过所述的第一端口将所述的第一流体引入所述至少一个容器中，通过所述第一端口将所述的第一流体从所述的至少一个容器中移出，同时通过所述的第二端口将所述的第二流体引入所述的至少一个容器，其中所述的蜿蜒的流动通道使所述的第一流体和第二流体之间的混合最小化。在至少一个实施方案中，所述蜿蜒的流动路径是由多个隔板提供的。在另一个实施方案中，所述蜿蜒的流动路径是由管状结构提供的。在其他实施方案中，所述蜿蜒的流动路径是由填充材料提供的。
根据一个或多个实施方案，提供一种用于控制在第一流体和第二流体之间混合的方法。所述的方法包括提供至少一个容器，该容器包括第一区域、第二区域、第一端口和第二端口，通过所述的第一端口将所述第一流体引入到所述的第一区域，以及通过所述的第一端口将所述的第一流体从所述的至少一个容器的第一区域移出，同时通过所述的第二端口将所述的第二流体引入到所述的第二区域，其中所述的第一和第二区域是所述第一流体和第二流体之间的混合最小化。在至少一个实施方案中，所述的第一和第二区域是由在所述容器内部布置的气囊限定的。
至少一个实施方案涉及的是提供产品液体的方法。所述的方法包括将进料液体通过电化学水处理装置，从而产生具有体积的产品液体，将所述产品液体的体积的至少一部分引入到容器的第一区域和至少一个使用点的至少其中之一，将存在于所述容器的第一区域的产品液体的体积的至少一部分移出，并将所述的进料液体引入到所述至少一个容器的第二区域和所述电化学水处理装置的至少其中之一。在至少一个实施方案中，所述的方法进一步包括测量引入到所述至少一个使用点的任何产品液体的流速。在另一个实施方案中，所述的方法进一步包括在所测量的流速的基础上，循环所述引入到至少一个使用点的产品液体的体积。在另外一个实施方案中，所述的方法包括基于引入到所述治安好一个使用点的产品液体的体积，控制人和引入到所述电化学水处理装置的任何进料液体的引入。
附图说明
所述附图并非按照比例绘制。为了清楚起见，并非每个组件都被标注在附图中，也不是本发明的每个实施方案的每个组件都被显示，其中，举例说明的并非是必须的，其目的是允许本领域技术人员理解本发明。在所述附图中：
附图1是根据本申请的一个或多个方面的隔板储罐系统的示意图；
附图2是根据本申请的一个或多个方面的气囊储罐系统的示意图；
附图3是根据本申请的一个或多个方面的填料储罐系统的示意图；
附图4是根据本申请的一个或多个方面的开放式储罐系统的示意图；
附图5是根据本申请的一个或多个方面的双填料储罐系统的示意图；
附图6是根据本申请的一个或多个方面的导管储罐系统的示意图；
附图7示出的是对根据本申请的一个或多个方面的填料储罐系统进行测试的结果的图表；
附图8示出的是对根据本申请一个或多个方面的隔板储罐系统进行测试的结果的图表；以及
附图9示出的是对根据本申请的一个或多个方面的管道储罐系统进行测试的结果的图表。
具体实施方式
可供住宅使用的水可能含有高浓度的天然矿物质，统称为各种硬度的物质。具体的说，硬度是由含有钙和镁的化合物以及多种其他金属引起的，主要的功能是该地下水所在的地区的地质条件。通常，这些矿物质被溶解为带电离子。举例来说，例如碳酸钙(CaCO3)分解为带电的Ca2+和CO3 2-离子。该化合物是在地下含水层的冷却环境下，从天然石灰石中溶解的，其中地下含水层是为子来说和井水供应提供来源的。当这样的水到达相对温暖的住宅环境时，CaCO3会从水中作为硬质的、附着的水垢形成沉淀出来。因此，Ca2+离子通常也被称作为“硬”离子。水垢可以建立和阻塞住宅电器，特别是那些使用加热的水的电器。
被溶解在水中的钙和镁是使水“硬”的两种最为常见的矿物质，尽管铁、锶和锰也能起到相同的作用。水的硬度是指通过三种类型的测量：格令每加仑(gpg)、毫克每升(mg/L)或百万分之(PPM)。硬度通常称之为碳酸钙(CaCO3)当量。一格令的硬度等于17.1mg/L或17.1ppm的硬度。水的硬度的分类典型的准则为：0-60mg/L(≤4gpg)的碳酸钙被分类为软；60-120mg/L(大约4gpg到大约7gpg)的碳酸钙为中度硬，121-180mg/L(大约7gpg到大约11gpg)的碳酸钙为硬，以及大于180mg/L(≥11gpg)的碳酸钙为很硬。
从住宅用水中移除溶解的矿物质的方法是使用电化学装置，举例来说，使用连续电去离子(CEDI)装置。这种方法使用了一种施加的电场从而将溶解离子从水中拉出并通过离子交换膜捕获、浓缩以及冲走。这种技术相对于移除硬度离子的传统方法来说，具有许多明显的优点，例如水的软化，但是也具有缺点，即在其使用的速率下，可能无法处理水。举例来说，在住宅中，相比于白天来说，在清晨，水可能以较高的速率使用，或者相比于工作日，在周末，水可能以较高的速率使用。因此，希望具有一种装置，其可以存储完全处理的水、未经处理的水和正在处理中的水。这可以通过提供一种系统实现，该系统具有储罐，其可容纳处理后的水。处理后的水可以从所述的储罐中移除而由注入未经处理过的水代替。一个或多个电化学装置可以进入到在所述储罐中的未经处理过的水中并对其进行处理，随继将处理后的水返回到所述储罐。整个系统被构造为允许用于使未经处理的水和处理后的水之间的混合最小化。
电去离子(EDI)是这样一种工艺，其可用于脱盐、净化或处理水，通过使用电活性介质从流体中移除可离子化物质和电位影响离子传输。所述的电活性介质可以对交替收集和可离子化物质放电起作用，或者对通过离子或电子取代机制促进离子连续传输起作用。这些装置可以包括具有永久或临时电荷的介质，并可以操作用于引起设计为实现或增强性能的电化学反应。这些装置也可以包括电活性膜，例如半渗透性离子交换或双极性膜。电化学去离子单元的非限定性的实施例包括电渗析(ED)、反向电渗析(EDR)、电去离子(EDI)、电容去离子、连续电去离子(CEDI)和可逆的连续电去离子(RCEDI)。
根据一个或多个实施方案，本文所述的方法涉及的是控制在一种或多种流体之间混合的方法。举例来说，所述的方法可以控制两种流体之间的混合，其中一种流体是进料液体，而另一种流体是产品液体。所述的进料液体和产品液体可以在下面进行讨论。在一些实施方案中，所述流体可能是水性液体。所述的方法可以包括提供至少一个容器，该容器具有蜿蜒的流动路径。本文中所使用的术语“蜿蜒的流动路径(tortuous flow path)”是指任意流动路径，其具有方向上的多重改变，以此抑制一种或多种流体流动通过所述的容器。举例来说，所述的流动路径可以是蛇形的，其方向是在v-型或s-型模式上逐步(在边界部分使用多个90或180度的接头)或立即(使用至少一个锐角部分接头)部分地逆转至少一次，并在一个一个起伏的模式上通常是多次。所述的蜿蜒的流动路径可以由包括在所述容器内部的结构或材料形成，或者可以由所述容器自身的构造形成。举例来说，所述的容器可以包括挡板、隔板、分散器或流动再分配器的至少其中之一，例如分隔的水平多孔板、格栅条、筛网、填料或其他适合的结构或材料。
在所述的容器中提供的所述的蜿蜒的流动路径可以实现使该容器内部的一种或多种流体之间的混合最小化。所述的蜿蜒的流动路径具有水平延伸通过所述的容器的流动路径同时防止在所述容器内的一种或多种流体回混(backmixing)和交叉混合(crossmixing)的作用。举例来说，第一流体可以被引入到位于容器顶部的第一端口。第二流体可以被引入到位于所述容器底部的第二端口。所述的第一流体可以是产品液体，而第二流体可以是进料液体，正如下文所定义的那样。所述的蜿蜒的流动路径确保在这两种流体之间的混合最小化，因为在容器中这两种液体之间的接触最小。举例来说，进料液体和产品液体的至少其中之一可以通过在容器中的一个或多个端口进入或排出所述容器。进料液体可以通过在所述容器底部的第一端口进入，这是由于进入的进料液体在进入点产生的压力。随后，进入的进料液体推动产品液体驻留在所述容器的上部区域并从所述容器顶部的第二端口排出。所述的产品液体驻留在所述的容器中并通过所述第二端口排出，随后，可以被引入到至少一个使用点。在可替换的实施方案中，产品液体可以通过在所述容器底部的第一端口进入，这是由于进入的进料液体在处理装置处产生的压力。随后，进入的产品液体推动进料液体驻留在所述容器的下部区域并从第二端口排出。所述的进料液体驻留在所述的容器中并通过所述第二端口排出，随后，可以被引入到至少一个处理装置。
本文使用的术语“进料液体”是指一种液体，其具有不想要的特征或属性，或者其不适合用于预期的使用，并且因此需要通过一种或多种处理装置处理。举例来说，进料液体可以是饮用水，其具有高浓度的天然存在的溶解的矿物质含量，即硬度。在所述的水适合用于住宅使用前，矿物质的浓度可能需要减小。所述的进料液体可以来自多种来源的任意之一，包括来自城市供水系统所供应的水，或者来自井中的水。适合的水源的非限定性实施例包括饮用水来源，例如，城市用水、井水，非饮用水来源，例如，淡盐水或盐水、预处理的半纯化的水，以及它们的任意组合。所述的进料液体可以包含溶解的盐或离子或可离子化的物质，可离子化的物质包括钠、氯化物、氯、钙离子、镁离子、碳酸盐、硫酸盐或其他不溶性的或半可溶性物质或溶解性的气体，例如二氧化硅和二氧化碳。所述的进料液体也可以包括一些添加剂，例如氟化物、氯酸盐和溴酸盐等物质。
本文使用的术语“进入点”指的是一个端口或其他入口，其用于将进料液体递送至一个或多个容器和/或一个或多个处理装置。在某些技术方案中，所述的进入点可能配置用于对一种或多种进料液体取样。
所述的进料液体可以通过一个或多个水处理装置，例如电化学水处理装置，从而产生产品液体。本文所使用的术语“处理装置”指的是能够用于从将处理的流体中去除或减少任何不期望的物质的浓度水平的任何装置。适合的处理装置的实施例包括，但不限于，与离子交换树脂、反渗透、脱盐、电去离子、电渗析、超滤、微滤、电化学装置和电容去离子相关的装置。所述的处理装置可以包括任何提供适合于实现在此揭示的必要功能的水的装置。
在至少一个实施方案中，所述的处理装置可能是电化学水处理装置。本文所述的术语“电化学水处理装置”指的是任何数量的电化学水处理装置，非限定性实施例包括，电去离子装置、电渗析装置、电容去离子装置及其任意组合。
根据至少一个实施方案，进料液体可以通过一个或多个水处理装置从而产生产品液体。本文所使用的术语“产品液体”指的是一种具有任何不想要的物质的可接受的浓度水平的流体。举例来说，饮用水可以被处理从而减少溶解的矿物质含量的浓度。在某些实施方案中，所述的产品液体可以包括处于大约2gpg到大约6gpg范围的硬度。在其他方面，所述的产品液体可以包括大约6gpg的硬度。在进一步的方面中，所述的产品液体可以包括大约为4gpg的硬度。所述产品液体的硬度可以是在大约1gpg至大约10gpg之间的任何硬度，或者是在这些硬度值中的任意范围。所述产品液体的硬度可以是适合于实现一种或多种应用的目的任意值，例如，用于住宅家庭，或者用于下述其他任何用途中。
在至少一个实施方案中，在此公开的方法可以包括将产品液体引入到使用点。本文使用的术语“使用点”是指使用所述产品液体的设施、设备、位置或任何其他地方。所述的使用点可以是在住宅、工业或商业设施。举例来说，使用点可以是住宅中的水龙头、淋浴器、厕所或者家用电器，例如洗衣机或洗碗机。
在某些实施方案中，在此公开的方法可以包括提供一个容器。本文所使用的术语“容器”和“储罐”被互换及广泛的使用，其是指适用于限制一个或多个部件的任何结构，包括气体、液体和固体部件以及其组合。所述的容器可以对周围环境开放，或者也可以关闭，或者可以具有一个开放部分和一个关闭部分。所述的容器可以被关闭从而在压力下实现操作。所述的容器可以根据需要的应用和存储的进料或产品的体积来确定尺寸和形状。举例来说，所述的存储容器可以具有50至150加仑的内部体积。在某些实施方案中，所述的体积可以被构造为具有高度和直径的外观比例为4/1或5/1。在不同的实施方案中，例如，在填料储罐布局中，所述的容器可以被构造为高而薄的容器以确保其最佳的性能。所述的容器可以以任何适用于本文所述的方法和系统的目的的材料被构造。所述适用的材料的非限定性实施例包括钢，包括不锈钢，玻璃纤维增强塑料和聚氯乙烯(PVC)。
所述的容器可以被构造为包括至少一个端口。所述的端口可以配置用于接收或释放气体或液体。所述的端口可以配置为相互连通，或者配置为相互独立。所述的端口可以置于所述的容器的顶部、所述容器的底部或者为实现本文所述的方法的任何位置。在某些实施方案中，一个或多个端口可以与进料液体来源、处理装置和使用点的至少其中之一流体连通。在不同的实施方案中，第一端口可以与进料液体和处理装置的至少其中之一流体连通。根据进一步的实施方案，第二端口可以与处理装置和使用点的至少其中之一流体连通。
在本文公开的某些实施方案中，所述的容器包括一个或多个隔板。在此使用的术语“隔板”指的是发挥功能用以阻止一种或多种流体的动力或运动的板或隔板。所述的隔板可以是在此公开描述的方法和系统中用于提供蜿蜒的流动路径的目的的任何形状。在一些实施方案中，隔板可以包括一个或多个独立的弯曲的元件。在其他实施方案中，所述的隔板可以是多孔板，如下所述。所述的隔板可以是非对称或对称地安装到所述的储罐中，可以是不同尺寸或相同尺寸。所述的隔板可以由与所述容器相同的材料构造，也可以由不同于所述容器的材料构造。
在一个或多个实施方案中，所述的隔板可以是一个或多个多孔板。所述的多孔板可以具有实质上为矩形的形状，且所述的隔板可以在所述容器内部限定贯穿的蛇形流动路径。在另一个优选的实施方案中，所述的多孔板可以具有实质上圆形的形状，并限定贯穿所述容器的螺旋流动路径。所述的孔可以布置在该多孔板的一个或多个位置。举例来说，所述的孔可以布置在矩形板的各端。然后，所述的多孔板可以布置在容器中，以至于一端具有孔的多孔板可以水平的布置在另一端具有孔的多孔板的上方。当多个这样的多孔板在容器中以垂直的方式排布时，作用就是提供了穿过该容器的蜿蜒的流动路径。
根据一个或多个实施方案，所述的容器包括填充材料。为了满足在此描述公开的方法和系统中提供蜿蜒的流动路径的目的，任何填充材料都可以使用。所述的填充材料可以以预选的深度布置在该容器中，可以填充该容器的整个体积，或者可以被容纳进该容器的特定部分。在至少一个方面，所述的填充材料可以包括多个形状均匀的部件。用于所述填充材料的适合的形状可以包括珠状、鞍状、钩状、环状、小球状、块状、圆盘状和管状的至少其中之一。举例来说，所述的填充材料可以包括多个形状均匀的圆柱或与圆柱相似的形状。在某些实施方案中，介质合成物可以包括多个不规则形状的颗粒。所述的填充材料可以是任何形状，从而允许在颗粒之间的空隙区域中的间隙和提供蜿蜒的流动路径。所述的填充材料可以以适用于在此公开的方法和系统的任何材料构造。举例来说，所述的填充材料可以由塑料或其他聚合物、钢(包括不锈钢)、陶瓷材料或它们的组合制成。
在多个实施方案中，所述的容器包括管状结构。本文所使用的术语“管状”指的是一般的管状结构，其具有比其垂直截面尺寸显著长的纵向尺寸，并且其目的并非将原件限制为任何特定的横截面形状或尺寸，例如圆形横截面。举例来说，管状结构可以包括这样的结构，其显示为圆形、卵形、椭圆形、矩形、正方形或者多边形的横截面。所述的管状结构用于提供用于本文所公开的方法和系统蜿蜒的流动路径。
根据一个或多个方面，所述的控制在一种或多种流体之间的混合的方法可以包括提供包括一个或多个区域的至少一个容器。所述的区域用于使存在于该容器内的一种或多种流体之间的混合最小或消除这种混合。所述的一个或多个区域可以与所述容器内的一个或多个端口流体连通。所述的一个或多个区域可以彼此隔离。例如，所述容器可以包括第一区域和第二区域。所述的第一区域可以与进料液体流体连通，而所述的第二区域可以与产品液体流体连通。在某些技术方案中，所述的第一区域和第二区域都是由布置在所述容器内的气囊限定的。本文所使用的术语“气囊”旨在包括任何结构，其实质上在内部增压时膨胀。所述的气囊可以与容器内的一个或多个端口流体连通并可以由弹性柔性材料构成。
在至少一个实施方案中，所述的气囊用于使进料液体和产品液体之间的混合最小化或消除这种混合。举例来说，所述的进料液体可以通过第一端口引入到容器中，其中所述的第一端口与位于所述容器内部的气囊流体连通。来自进入进料液体的压力和进料液体可以随继填充所述气囊。所述的容器内未由所述气囊填充的剩余的体积可以由产品液体填充，其是通过容器的第二端口引入的。所述的进料液体和产品液体在物理上通过所述气囊的外壁相互隔离。以上述相似的方式，进入的进料液体可以随继迫使产品液体通过与所述产品液体流体连通的一个或多个端口排出所述容器，而进入的产品液体可以同样迫使进料液体通过与气囊流体连通的一个或多个端口排出所述气囊。
根据一个或多个实施方案，提供了一种提供产品液体的方法。所述的方法包括将进料液体传递通过处理装置从而产生具有一定体积的产品液体。该产品液体的体积可能是传递通过处理装置的产品液体的数量。例如，所述的体积可以对应于由处理装置产生的产品液体的一个或多个批次。所述的方法可以包括将产品液体的体积的至少一部分引入到容器的第一区域和至少一个使用点的至少其中之一。所述的容器的第一区域和使用点可以按照上文描述和讨论的提供。所述的方法可以进一步包括将存在于所述容器的第一区域的产品液体的体积的至少一部分移除。例如，从所述第一区域移除的产品液体的部分可以被引入到至少一个使用点。所述的方法可以进一步包括将所述的进料液体引入到所述容器的第二区域和处理装置的至少其中之一。所述的处理装置可以按照上文描述和讨论的提供。所述方法可以进一步包括测量引入到至少一个使用点的任何产品液体的流速。所述的测量可以由与控制系统连通的流速传感器执行。所述的方法可以进一步包括在所测量的流速的基础上，计算引入到至少一个使用点的产品液体的体积。所述的计算可以由所述控制系统提供的一个或多个部件执行。所述的方法可以进一步包括在引入到至少一个使用点的产品液体的体积的基础上，控制引入到所述处理装置的任何进料液体的引入。控制进料液体的引入可以由使用与所述控制系统连通的一个或多个阀门执行。所述的方法可以用于将产品液体的不间断供应提供给至少一个使用点。
附图1是根据本文所述的方法和系统的一个或多个实施方案的隔板储罐系统10的示意图。处理系统10包括进入点113，其可以用于从一个或多个来源传递进料103。处理系统10可以包括一个或多个隔板储罐100。隔板储罐100可被加压。进料103可以以加压形式传递至系统10，或者也可以在系统内被加压。处理系统10可以包括一个或多个传感器，包括压力传感器110。压力传感器可以监测进料103的压力。隔板储罐100可以包括放置在所述储罐内部的一个或多个板101。所述的板101在所述的隔板储罐100内可以以平行配置排列并以固定的间隔布置。板101可以被固定到隔板储罐100的内部，并且可以包括一个或多个孔111。板101的方向可以是垂直于隔板储罐100的长轴。正如附图所示，一个或多个孔111可以位于板101的一部分上。所述的板的方向可以被排布从而允许相邻板上的孔111相互偏置。举例来说，孔111可以位于隔板储罐100相对垂直的侧面。隔板储罐100可以被构造从而具有大的高径比。举例来说，所述的高径比可以在从三到六的范围内。用于进料104的端口可以不知道所述隔板储罐100的一端，并且可以与处理装置102相连通。进料103可以与入口105流体连通进入处理装置102。处理装置102产生产品112，其通过端口106排出。产品112可以与至少一个使用点107流体连通。一个或多个控制阀门109可以位于隔板储罐100和处理装置102之间。
如附图1所示，当液体从进料端口104流动通过所示隔板储罐101到达产品端口108时，可能是沿着蛇形路径移动的，这是因为液体流动通过板101的平行排列上的孔111。所述的蛇形路径明显长于所述隔板储罐100的高度，同时，蛇形路径的横截面积也明显小于所述隔板储罐100的横截面积。这样的布置使得进入隔板储罐100的产品和来自于进料端口104的进料之间的混合最小，这是因为所述的进料将产品推出所述的隔板储罐100。因为在产品和进料之间的接触面积已经减小，混合被最小化。
附图2是根据本文所述的方法和系统的一个或多个实施方案的气囊储罐处理系统20的示意图。处理系统20包括进入点214，其可以从一个或多个来源递送进料203。处理系统20可以包括一个或多个储罐200。储罐200可以被加压。进料203可以以加压的形式被递送到系统20，或者可以在系统20内被加压。处理系统20可以包括一个或多个传感器，包括压力传感器210，其可以监测进料203的压力。储罐200可以包括内部可收缩气囊201，其用于将所述储罐200分为两个区域211和212，其间是通过可收缩的气囊201的壁隔开的。区域211代表的是可收缩气囊201的外部体积，而区域212代表的是可收缩气囊201的内部体积。当全部膨胀时，可收缩气囊201的区域212可以等于所述储罐200的体积或略微大于储罐200的体积。因此，211或212的体积可以从零至储罐200的全部体积，这依赖于可收缩气囊201是完全膨胀或完全收缩。
用于进料203的端口204可以与储罐200内的区域211或212流体连通。端口204可以被加压。进料203可以从进料的加压源递送到端口204。进料203也可以被递送给处理装置202的端口205，在所述的处理装置202处，进料203被处理从而产生产品213，其通过端口206排出所述的处理装置202。处理装置202的端口206可以通过端口208与储罐200流体连通。区域211可以包括产品213且其与端口207流体连通。控制阀门209可以置于储罐200和处理装置202之间。区域212可以与端口204流体连通并包括进料203。这种配置可以允许进料被递送到储罐200的区域212中而无需与存在于区域211中的产品213混合。来自于区域212的进料203可能被递送到处理装置202，同时，产品213可以被递送到储罐200的区域211。当产品213从系统中退出并引入到至少一个使用点207时，举例来说，当住宅家庭的水龙头打开时，进料203通过进料的加压源被推入区域212。进料203可以从区域212抽入到处理装置202中，并且同时，产品213可以通过处理系统内部的一个或多个泵的方式从处理装置202递送到区域211。
附图3是根据本文所述的方法和系统的一个或多个实施方案的填料储罐处理系统30的示意图。处理系统30包括进入点312，其可以递送来自一个或多个来源的进料303。处理系统30可以包括一个或多个储罐300。储罐300可以被加压。进料303可以以加压的方式递送到系统30中，或者可以在系统内部加压。处理系统30可以包括一个或多个传感器，包括压力传感器310，其用于监测进料303的压力。储罐300可以由一种或多种填充材料301部分或全部充满。填充材料301可以按照上述讨论的特征提供。
进料300可以递送到储罐300的端口304。端口304可以位于储罐300的一端。进料303也可以通过端口305与处理装置302流体连通，并在此被处理从而产生产品311。产品311可以通过端口306从处理装置302中排出并可以通过端口308进入储罐300。产品311也可以从处理装置302中排出并向外流出进入至少一个使用点307。产品311可能由于进入进料303的压力从储罐300中抽出。储罐填充材料301可以用于使储罐300内的产品311和进料303之间的混合最小。
附图4是根据本文所述的方法和系统的一个或多个实施方案的开放式储罐系统40的示意图。处理系统40包括进入点411，其可以递送来自一个或多个来源的进料403。处理系统40可以包括一个或多个储罐400。储罐400可以是非加压式或开放式储罐。处理系统40也可以包括处理装置402和增压系统401。进料403可以通过端口410被引入到处理装置402中。进料403可以以加压形式递送到系统40中，或者可以在系统内被加压。处理系统40可以包括一个或多个传感器，包括压力传感器407，其用于监测进料403的压力。端口404用于产品408，所述的产品408是在处理装置402中产生的，所述的处理装置402与储罐400通过端口409流体连通。产品408可以在常压下存储在储罐400中。储罐400的端口405可以与增压系统401流体连通。当产品408被递送到至少一个使用点406时，增压系统401可以用于增加产品408的压力。当至少一个使用点406抽出产品408时，增压系统401可以以升高的压力提供产品408。举例来说，使用点可以是自来水龙头，当水龙头打开时，产品408可以被递送。
储罐400可以包括一个或多个传感器，用于检测流体水平。举例来说，储罐400可以包括三个或更多的传感器，用于检测储罐内产品的水平。这些传感器可以置于储罐400的一个或多个位置。例如，传感器可以布置在顶部附近、底部附近，以及它们之间的任何位置。处理系统40可以进一步包括控制系统，其与传感器连通。举例来说，当产品408使用时，储罐400内部的流体水平下降。如果流体水平降至低于位于储罐400的中部的传感器时，会使用控制系统发送信号至处理装置402，从而开始生产产品408。如果产品408被生产，其会从所述的处理装置引导至储罐400。随继，储罐400内部的产品408的流体水平会上升。当产品408的流体水平到达位于储罐400的顶部的传感器时，会发送一个信号到处理装置42来停止产品408的生产。
附图5是根据本文所述的方法和系统的一个或多个实施方案的储罐系统50的示意图。储罐系统50可以包括一个或多个储罐。举例来说，如附图5所示，处理系统50包括两个储罐500和501，每个都是由填充材料填充的。储罐500和501可以分别包括端口506和504以及端口507和505。端口506和504可以与处理装置502流体连通。处理系统50包括进入点514，其可以递送来自一个或多个来源的进料503。进料503可以与端口506和504连通。进料503可以以加压的形式递送给系统50，或者可以在系统内部加压。储罐500和501可以被加压。处理系统50可以包括一个或多个传感器，包括压力传感器512，其用于监测进料503的压力。处理系统50也可以包括处理装置502。进料503可以通过端口508进入处理装置502，在处理装置502中，进料503被处理从而产生产品513。处理装置502可以包括端口509，其与储罐500和501以及至少一个使用点511流体连通。储罐500和501可能包括507和508，其中产品513可以进入所述储罐或者可以从储罐中排出并进入端口511。
处理系统50可以包括控制系统。一系列的控制阀门512可以配置用于切换储罐500和501处于两种处理状态之间。在处理状态1，储罐500的端口506可以配置用于与进料503流体连通，端口507可以与使用点511流体连通。储罐501的端口504可以配置用于与处理装置502的端口508流体连通，端口505可以与处理装置502的端口509流体连通。因此，在处理状态1，储罐500可以用于供应产品，而储罐501可以具有需要从进料通过处理装置502处理为产品的内容物。在可替换的处理状态2中，其允许这两个储罐的状态被切换。在某些实施方案中，产品可以从储罐500中抽吸出，而储罐501的内容物被处理。当储罐500的产品耗尽时，系统却换状态，产品从储罐501抽吸，而储罐500的内容物被处理。当产品同时从两个储罐中抽吸时，产品可能通过由端口506或504进入进料的压力推出端口507或505。所述的储罐填料可以用于使产品和进料液体之间的混合最小。
附图6是根据本文所述的方法和系统的一个或多个实施方案的导管储罐系统60的示意图。如附图6所示，处理系统60包括进入点612，其递送来自于一个或多个来源的进料603。处理系统60可以包括一个或多个导管储罐600。导管储罐600可以包括一个或多个长导管601。在某些实施方案中，导管601可以是压力导管。进料603可以以加压形式递送到系统50，或者在系统内部加压。导管储罐600可以被加压。处理系统60可以包括一个或多个传感器，包括压力传感器610，其可以监测进料603的压力。导管601的长度和内径可以依照提供的所需体积选择。
导管储罐600可以包括端口604和608。端口604位于导管储罐600的一端，而端口608位于导管储罐600的另一端。处理系统60可以包括如上所述和讨论的处理装置602。进料603与端口604流体连通。处理装置602的端口605与导管储罐600的端口604流体连通。处理装置602的端口606可以与端口608流体连通。进料603可以流经处理装置602的端口605从而产生产品611。产品611可以与导管储罐600的端口608和至少一个使用点607连通。导管601可以配置用于使相互接触的进料603和产品611在其接触面的混合最小化，以及使该接触面积的尺寸最小化。
处理系统60可以包括控制系统，其包括一个或多个控制阀门609。可以定义第一处理状态使得控制阀门609配置用于隔离处理装置602。在第一处理状态下，进料603可以通过端口605进入处理系统602从而产生产品611。进料603可以从导管储罐600被递送给处理装置602。当处理已经进行到所需点时，第二处理状态可被定义使得控制阀门609配置用于将产品611通过端口608递送到储罐600或者递送到至少一个使用点607。在第二处理状态下，可以存在于处理装置602的产品611可能由来自于端口603或者进入点612的进料603所替代。所述的控制系统可以配置用于使处理系统60在第一和第二处理状态之间切换。所述的控制系统可以配置用于在处理装置602的批处理模式的基础上切换第一和第二处理状态。举例来说，处理装置602可以在第一处理状态下处理一批进料，控制阀门609配置用于隔离处理装置602。当这批进料已经完全处理产生一批产品时，控制阀门609可以配置用于所述的第二处理状态。当需要新的一批进料时，控制阀门可以再次配置用于第一处理状态，新的一批进料将被处理。
本文所述的处理系统也可以包括一个或多个流体控制装置，例如，泵、阀门、调节器、传感器、连接器、控制器、电源，以及上述装置的任意组合。举例来说，所述的处理系统可以包括一个或多个传感器或监测装置，其布置用于测量水的至少一个属性或所述水处理系统的操作条件。传感器的非限定性实施例包括组成分析器、pH传感器、温度传感器、电导率传感器、压力传感器及流量传感器。
在此揭示的存储系统不限于在此公开的申请中的结构和组件、系统或子系统的排布的细节，而是能够以不同的方式实施或实现。使用在此公开的存储系统可以提供几个优点。单一的存储装置的使用可以减少或消除补充或附加存储装置以及相应的导管、管道、阀门及其他与附加装置相关的硬件的使用。所述的存储系统可以提供用于尺寸减小或消除与进料液体和产品液体相关联的存储和递送设备，其可能是昂贵和/或低效的。本文所述的存储系统的使用可以减少在水处理系统中的低效率事件，这是由于处理过的水可以方便的存储以备后用。举例来说，在低使用周期期间存储的水可以在高使用周期期间被递送。当使用率可能在一个较低的速率时，水也可以被存储，举例来说，在夜晚期间。上述优点中的一个或全部都可以减少操作成本和/或增加水处理系统和其操作的环境友好度。
实施例
本文所述的系统和方法将进一步通过以下实施例举例说明，这些实施例本质上是示意性的，并非旨在限定本发明的保护范围。
实施例1-填料储罐
进行的测试是为了评估如附图3所示的填料储罐系统的能力。所述的填料储罐被包括在具有49加仑容量的Enpress 1665TM型储罐(Enpress LLC，Eastlake，OH)中。所述的储罐被加压并包括一个4.5英寸的隔水管帽(riser cap)和1.0英寸的立管(riser pipe)。所述的储罐填充了具有2英寸Hacketten Tri-PackTM随机填料(Raschig Jaeger Technologies)的容量，其具有空隙率为94％隔水管帽。
进行回收测试，其中所述的填料储罐最初是通过顶部端口填充具有离子电导率约为200μS/cm的产品水。加压后的进料水具有离子电导率约为1000μS/cm，随后其通过所述的立管以大约2加仑/分钟的速度被引入到所述储罐的底部端口，其将水从储罐的顶部推出。从储罐顶部流出的水的电导率被持续地监控，直到进料水的较高的电导率被检测到。回收测试的结果概括在附图7中。如附图所示，该图线表明了大约90％的产品水在进料水被检测到之前被回收。
实施例2-隔板储罐
进行与实施例1相似的回收测试，其使用了在附图1所示的实施例中的隔板储罐系统。所述的隔板储罐构造具有钢制的多孔隔板，并且具有大约60加仑的有效容积。
所述的回收测试是在与实施例1相同的条件下进行的。测试的结果在附图8中说明，表明了大约70％的产品水在进料水被检测到之前被回收。
实施例3-导管储罐
进行与实施例1和2相似的回收测试，其使用了在附图6所示的实施例中的导管储罐系统。所述的导管储罐构造为具有1.0英寸内径的连续长度65英尺的导管，提供的导管容积为2.65加仑。
除了测试的是三种不同的流速外，所述的回收测试是在与实施例1和3相同的条件下进行的。所述测试的结果在附图9中说明，表明了在流速为0.7gpm时，回收率为大约85％，流速为大约1.5gpm时，回收率为大约95％，以及流速在大约2.1gpm时，回收率为大约100％，测量误差为大约+/-2％。
本文所述的系统和方法在其应用方面不限于在下面描述中陈述的或在附图中举例说明的结构的细节和组件的排布，而是能够以不同的方式实施或实现。同样的，本文所使用的措辞和术语也是为了描述的目的，而不应视为限制。术语“包括(including)”、“包括(comprising)”、“涉及(involving)”、“具有(having)”、“包含(containing)”、“特征是(characterized by)”、“特征是(characterized in that)”及上述术语的结合使用是指包括其后所列出的项目和等同物以及在其可替换的实施方案中包含的其后所列出的项目。常用术语的使用，例如“第一”、“第二”、“第三”以及权利要求书中相似的术语的使用，本身并不意味着任何优先。
本领域技术人员应该能够意识到的是，本文所述的不同的参数和配置是旨在示范性的，实际参数和配置将根据本文描述的方法和系统的不同实施方案的特定的应用使用。本领域技术人员应该认识到，或者能够确定的是，本申请还使用了不超过常规测试、本文所描述的方法和系统的特定技术方案的等同物。举例来说，本领域技术人员可以意识到根据本发明所述的装置和其组件可以进一步包括网络系统或者使用本文所述的存储系统进行的处理流程中的部件。因此，可以理解的是，本文所述的实施方案仅是列举的实施例，其落入到附加的权利要求和等同物的保护范围中，且本发明不应视为特定的描述。本装置和方法针对的是在此描述的每个单独的特征或方法。除此之外，如果这种特征、装置或方法不是相互矛盾的，两个或多个这种特征的任意结合也包括在本申请的保护范围之内。
进一步地，人们应该领会到，各种不同的变更、修改和改进对本领域技术人员来说是容易想到的。这样的变更、修改和改进旨在本申请的一部分，并旨在落入本申请的精神和保护范围之内。举例来说，可以修改现有的设施以利用或包含本申请的任何一个或多个方面。这样，在某些情况下，所述的设备和方法可以包括连接或配置一种现有的设备从而包括一种或多种本文所述的存储系统。因此，在上文和附图中所述的仅作为实施例。此外，附图中的描述不限于在特定图示中的表示。
虽然已经公开可以对本申请示范性的实施方案进行多种改进、附加和删除，其及等同物并未偏离本申请的精神和保护范围，如所附的权利要求所述。
Claims (10)
1.一种用于控制在第一流体和第二流体之间混合的方法，所述方法包括：
提供至少一个容器，所述容器包括蜿蜒的流动路径和第一端口以及第二端口；
将所述的第一流体通过所述的第一端口引入到所述的至少一个容器；以及
将所述的第一流体通过所述第一端口从所述的至少一个容器中移除，同时通过所述的第二端口将所述的第二流体引入到所述的至少一个容器；
其中，所述的蜿蜒的流动路径使在所述第一流体和第二流体之间的混合最小化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述的蜿蜒的流动路径是由多个隔板提供的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述的蜿蜒的流动路径是由管状结构提供的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述的蜿蜒的流动路径是由填充材料提供的。
5.一种用于控制在第一流体和第二流体之间混合的方法，所述方法包括：
提供至少一个容器，所述至少一个容器包括第一区域、第二区域、第一端口和第二端口；
将所述的第一流体通过所述的第一端口引入所述至少一个容器的第一区域；
将所述的第一流体通过所述的第一端口从所述的至少一个容器的第一区域中移除，同时将第二流体通过所述的第二端口引入到第二区域；
其中所述的第一和第二区域使所述第一流体和第二流体之间的混合最小化。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述的第一和第二区域是由放置在所述容器内的气囊限定的。
7.一种用于提供产品液体的方法，所述的方法包括：
将进料液体递送通过电化学水处理装置，从而产生具有一定体积的产品液体；
将产品液体的体积的至少一部分引入到容器的第一区域和至少一个使用点的至少其中之一；
将存在于所述容器的第一区域的产品液体的体积的至少一部分移除；以及
将所述进料液体引入到至少一个容器的第二区域和所述电化学处理装置的至少其中之一。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括测量引入到所述至少一个使用点的任意产品液体的流速。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在所述测量的流速的基础上，计算引入到至少一个使用点的产品液体的体积。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在引入到所述的至少一个使用点的产品液体的体积的基础上，控制引入到所述电化学水处理装置的任何进料液体的引入。
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