CN111094191B - 用于农业用途和饮用用途的盐水的处理 - Google Patents

Abstract

包括电驱动的分离设备和压力驱动的分离设备的水处理系统及其操作方法，所述电驱动的分离设备和压力驱动的分离设备被配置成从微咸水和盐水中的一种生产适合于用作灌溉水的第一处理过的水和适合于用作饮用水的第二处理过的水。

Description

用于农业用途和饮用用途的盐水的处理

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2017年8月21日提交的题为“TREATMENT OFSALINE WATER FOR AGRICULTURAL AND POTABLE USE”的美国临时专利申请第62/547,971号的优先权，所述美国临时专利申请出于所有目的通过引用以其整体并入本文。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及提供作物灌溉水以及饮用水(potable water)的系统和方法，并且更特别地，涉及从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.相关技术的讨论

随着全球温度升高并且农场需要更多的水来满足其作物的需求，预计气候变化对农业构成越来越大的威胁。通过农田灌溉来提供增加的水的限制是淡水的可用性。农业消耗比任何其他工业更多的淡水——估计占总的全球淡水提取量(withdrawal)的70％。许多地区已经用水紧张(water stressed)。持续的全球变暖可以通过例如改变淡水的地理分布和改变降雨的分布、量和年度时间来引起关于淡水可用性的另外的问题。因此，从另外的不合适的水源生产适合于灌溉目的的水可能越来越重要。

脱盐(desalting)或脱盐(desalination)指的是从例如水中去除盐的水处理工艺。在一些情况下，水源是微咸水或海水，并且其脱盐技术提供对适于饮用的饮用水(drinking water)的至少一部分的市政需求。脱盐技术典型地包括基于蒸馏以及反渗透技术的脱盐技术。脱盐的水也可以作为例如工艺进料水、锅炉进料水和灌溉水在商业应用和工业应用中被消耗。可以利用脱盐的水的工业的特定实例包括制药工业、采矿工业、造纸和纸浆工业、以及农业工业。

概述

根据一个方面，提供了用于从盐水生产饮用水和灌溉用水的水处理系统。所述系统包括：电渗析设备，该电渗析设备包括一个或更多个单价选择性膜，并且具有可流体地连接至待处理的水源的入口、稀释物出口和浓缩物出口，该待处理的水源具有在500mg/L和10,000mg/L之间的溶解盐的浓度；低压纳滤设备，该低压纳滤设备被定位在电渗析设备的下游，并且具有可流体地连接至电渗析设备的稀释物出口的入口、渗透物出口和渗余物出口；灌溉分配系统，该灌溉分配系统可流体地连接至纳滤设备的渗余物出口并且与电渗析设备的稀释物出口可流体地连接；以及分流系统，该分流系统被配置成改变从电渗析设备引导至灌溉分配系统的稀释物的量和从电渗析设备引导至纳滤设备的稀释物的量。

在一些实施方案中，电渗析系统的稀释物和纳滤系统的渗透物中的一种或两种被后处理以去除过量的硼。

在一些实施方案中，所述系统还包括预过滤系统，该预过滤系统在待处理的水源和电渗析设备的入口之间流体连通。预过滤系统可以包括微过滤器、沉降器、筛滤器、微砂过滤器和粗颗粒过滤器中的至少一种。预过滤系统之前可以是pH调节系统和空气汽提系统。

在一些实施方案中，所述系统还包括导管，该导管将纳滤设备的渗透物出口流体地连接至电渗析设备的浓缩隔室的入口或电极流隔室的入口中的至少一个。该导管可以将纳滤设备的渗透物出口直接地连接至电渗析设备的浓缩隔室的入口或电极流隔室的入口中的至少一个。

在一些实施方案中，电渗析设备的浓缩物出口可流体地连接至电化学发生系统的入口，用于生产氯气、次氯酸根离子、氢氧化钠、硫酸或盐酸中的一种或更多种。电化学发生系统可以可流体地连接至pH调节剂源，该pH调节剂源被配置成将pH调节剂引入到待处理的水中。

在一些实施方案中，所述系统还包括在电化学发生系统的入口的上游的水软化设备。

在一些实施方案中，所述系统还包括用于处理纳滤设备的渗透物以实现升高的pH调节、降低的pH调节、添加氯气或添加次氯酸根离子中的至少一种的系统。

在一些实施方案中，电渗析设备还包括一个或更多个单价阳离子选择性膜。

在一些实施方案中，一个或更多个单价阳离子选择性膜具有至少约2的钠相对于钙的选择性系数。

在一些实施方案中，电渗析设备还包括一个或更多个单价阴离子选择性膜。一个或更多个单价阴离子选择性膜可以具有至少约2的氯化物相对于硫酸盐的选择性系数。

在一些实施方案中，电渗析设备被配置成产生具有小于约10的钠吸收率(sodiumadsorption ratio)(SAR)值的稀释物。电渗析设备可以被配置成产生具有小于约5的SAR值的稀释物。纳滤设备可以被配置成产生SAR值小于稀释物的SAR值的渗余物。纳滤设备可以被配置成产生渗余物和渗透物，渗余物具有的SAR值小于渗透物的SAR值。

在一些实施方案中，电渗析设备被配置成产生稀释物，该稀释物具有比待处理的水中更高的包括镁和钙的二价阳离子与包括钠的单价阳离子的比率以及更低的离子总浓度。

在一些实施方案中，其中纳滤设备被配置成产生渗余物，该渗余物具有比稀释物中的二价阳离子的浓度更高的二价阳离子的浓度和比稀释物中的单价阳离子的浓度更低的单价阳离子的浓度。

在一些实施方案中，所述系统还包括控制器，该控制器被配置成以电渗析设备中产生的稀释物的量的从0％至100％的任何量调节使用分流系统从电渗析设备引导至灌溉分配系统的稀释物的量和从电渗析设备引导至纳滤设备的稀释物的量。所述控制器可以被配置成取决于对于灌溉水和饮用水的相对需求来调节引导至灌溉分配系统的稀释物的量和引导至纳滤设备的稀释物的量。

在一些实施方案中，所述系统还包括混合器，该混合器被配置成将电渗析设备中产生的稀释物与纳滤设备中产生的任何渗余物掺混，并且产生具有介于稀释物的SAR值和渗余物的SAR值之间的SAR值的灌溉水。

在一些实施方案中，所述系统还包括与控制器通信的传感器，所述传感器被配置成向控制器提供来自电渗析设备的稀释物和来自纳滤设备的渗余物中的一种的一个或更多个参数的指示，所述控制器被配置成响应于一个或更多个参数的指示来调节分流系统。

在一些实施方案中，所述系统还包括与控制器通信的传感器，所述传感器被配置成向控制器提供来自电渗析设备的稀释物和来自纳滤设备的渗余物中的一种的一个或更多个参数的指示，所述控制器被配置成响应于一个或更多个参数的指示来调节电渗析设备的一个或更多个操作参数。

根据另一个方面，提供了处理盐水以产生饮用水和灌溉水的方法。所述方法包括将具有在500mg/L和10,000mg/L之间的溶解盐的浓度的待处理的水引导至包括一个或更多个单价阳离子选择性膜的电渗析设备的入口；在电渗析设备中处理待处理的水以产生稀释物；确定引导至灌溉分配系统的稀释物的量和引导至低压纳滤设备的入口的稀释物的量；在纳滤设备中处理引导至低压纳滤设备的入口的任何稀释物，以产生渗透物和渗余物；以及在灌溉分配系统处将任何渗余物与引导至灌溉分配系统的任何稀释物组合。

在一些实施方案中，所述方法还包括将纳滤设备中产生的任何渗透物的至少一部分引导至电渗析设备的浓缩隔室。

在一些实施方案中，在电渗析设备中产生稀释物包括产生具有小于约10的SAR值的处理过的水。

在一些实施方案中，在电渗析设备中产生稀释物包括产生具有小于约5的SAR值的处理过的水。

在一些实施方案中，在纳滤设备中产生渗余物包括产生SAR值小于稀释物的SAR值的处理过的水。

在一些实施方案中，所述方法还包括将稀释物的至少一部分引导至灌溉分配系统。

在一些实施方案中，将任何渗余物与引导至灌溉分配系统的任何稀释物组合包括产生具有介于稀释物的SAR值和渗余物的SAR值之间的SAR值的灌溉水。

在一些实施方案中，将任何渗余物与引导至灌溉分配系统的任何稀释物组合包括产生具有小于约8的SAR值和大于约750ppm的总溶解固体水平的灌溉水。

在一些实施方案中，所述方法还包括基于来自电渗析设备的稀释物的一个或更多个参数和来自纳滤设备的渗余物的流量中的一个来调节从电渗析设备引导至灌溉分配系统的稀释物的量和从电渗析设备引导至纳滤设备的稀释物的量。

在一些实施方案中，所述方法还包括基于来自电渗析设备的稀释物和来自纳滤设备的任何渗余物中的一种的一个或更多个参数来调节电渗析设备的一个或更多个操作参数。

在一些实施方案中，所述方法还包括在将待处理的水引导至电渗析设备的入口之前预过滤待处理的水。

在一些实施方案中，所述方法还包括将适合于用作饮用水的渗透物从纳滤设备的渗透物出口引导至饮用水使用点。

在一些实施方案中，待处理的水的pH在引入到电渗析设备中之前被降低，使得待处理的水中碳酸氢根离子的浓度降低。所述pH可以使用受控量的盐酸或硫酸中的一种来降低。添加至待处理的水的盐酸或硫酸的量可以基于待处理的水的pH与电渗析设备的浓缩物水回收率(concentrate water recovery)或电渗析设备的稀释物的SAR值中的任一种之间的关系来确定。降低的pH水平的待处理的水可以在将待处理的水引入到电渗析设备中之前在空气汽提设备中被处理以去除溶解的或气态的二氧化碳的一部分。

在一些实施方案中，在将待处理的水引入到电渗析设备中之前，待处理的水经受充气和随后的过滤，使得铁、锰、砷或硫的元素或化合物中的一种或更多种的一部分的浓度降低。

在一些实施方案中，通过纳滤设备的渗余物出口流与渗透物流的比率被控制，以便限制纳滤渗余物的溶解成分的结垢可能性。

在一些实施方案中，来自纳滤渗透物流或电渗析稀释物出口流中的一种或更多种的流出物被进一步处理以降低硼化合物的溶解浓度。

在一些实施方案中，包括纳滤设备和电渗析设备的系统被控制和操作，使得来自纳滤设备的渗透物满足用于适于饮用的饮用水的水质标准。

在一些实施方案中，待处理的水中的溶解的硼化合物或溶解的二氧化硅化合物中的一种或两种的浓度在电渗析设备的浓缩流和稀释流以及纳滤设备的渗余物和渗透物中的一种或更多种中保持基本相同。

在一些实施方案中，包括纳滤设备和电渗析设备的系统被控制和操作，使得来自纳滤设备的渗余物、来自电渗析设备的稀释物或两者的组合满足用于农业用水的水质要求。

在一些实施方案中，包括纳滤设备和电渗析设备的系统被控制和操作，使得来自电渗析设备的浓缩物满足用于成品油回收操作的水质标准。浓缩物可以在用于成品油回收操作之前用降低二价阳离子的浓度的离子交换软化或pH调节中的一种来处理。

在一些实施方案中，来自电渗析设备的浓缩物中的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯离子浓度的比率小于待处理的水的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯离子浓度的比率。

在一些实施方案中，来自电渗析设备的稀释物中的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯化物浓度的比率小于待处理的水的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯化物浓度的比率，并且来自电渗析设备的稀释物中的钙离子浓度与钠离子浓度的比率大于待处理的水的钙离子浓度与钠离子浓度的比率。

在一些实施方案中，所述方法还包括去除存在于电渗析设备的待处理的水中的亚硝酸盐的至少约50％。所述方法还可以包括在纳滤设备中去除存在于电渗析设备的稀释物中的硝酸盐的至少约50％，该电渗析设备的稀释物被引导至纳滤设备。

附图简述

附图并不意图是按比例绘制。在附图中，在各个图中图示出的每个相同的部件或近似相同的部件由类似的数字表示。为了清楚的目的，并非每个部件都可以在每个附图中被标记。在附图中：

图1是根据本发明的一个或更多个特征的系统的示意图；

图2是根据本发明的另外的特征的灌溉系统的示意图；

图3是根据本发明的另外的特征的另一个系统的示意图；

图4是根据本发明的另外的特征的另一个系统的示意图；

图5是根据本发明的另外的特征的另一个系统的示意图；以及

图6是示出了根据本发明的一些方面的水特性的可接受水平的代表性范围的图。

详细描述

本发明在其应用中不限于在以下描述中阐述的或在附图中图示出的构造以及部件的布置的细节。本发明能够实施并且能够以超出本文示例性地呈现的多种方式实践或进行。

缺乏质量足够高的灌溉水对作物产量是有害的，并且可能需要选择具有较少需求的作物物种。使用诸如滴灌的技术减少所使用的水的量的较新灌溉方法也可能导致不可持续的状况，因为用于灌溉的水在土壤中积累盐和杂质。土壤盐度由于作物对大部分水的利用和蒸发可以上升到比灌溉水中高得多的浓度。具有不足的用于淋洗土壤的源水的灌溉条件和土壤或不充分的降雨可以导致土壤盐度比灌溉水本身高4至5倍。此外，假设土地由相对浅的不可渗透的地面层组成，灌溉水可以抬高地下水位。当高盐地下水达到作物根部水平时，水对作物生长可以是有害的。此外，盐渍土壤(saline soil)可以由于水从土壤表面溅起而损害多叶作物。此外，如果农业用地被排干盐水，土壤中的微量杂质诸如硒或硼，或者来自肥料使用的残余污染物诸如硝酸盐可以引起排出水的污染，并且在安全的流出物控制方面引起困难。

灌溉水需求还与用于人类的适于饮用的饮用水以及用于牲畜和野生动植物的无污染的水竞争。因此，通常的情况是，在农业区中需要灌溉水和饮用水的组合源。

本发明的一个或更多个方面可以涉及用于提供适合于农业设施的水的系统和技术。本发明的其他方面可以提供饮用水或者适合于人类使用或消耗以及适合于牲畜和家禽的水。本发明的一些系统和技术可以转化或以其他方式使非饮用水适合于农业消耗、牲畜消耗、家禽消耗和/或人类消耗。本发明的又另外的方面可以涉及系统和技术，该系统和技术从待处理的流体中优先地或选择性地去除一些物质而不是其他物质，以提供具有一个或更多个期望的特性的产物。与非选择性技术相比，本发明的一些选择性去除方面通过避免或减少另外的后处理工艺例如掺混可以是更具成本效益的。因此，本发明的系统和技术经济地提供更适合于预期用途的处理过的水。

在本发明的一些实施方案中，一些类型的物质被保留在处理过的流体流中，而其他类型的物质被优先地去除。所得到的产物流体可以被用于多种应用和/或以其他方式满足一个或更多个目标。本发明的其他方面可以涉及系统和技术，该系统和技术提供具有被定制成满足特定目的的一种或更多种性质或特性的水。因此，本发明的一些实施方案可以涉及提供一个或更多个水流或水体的系统和技术，该水流或水体具有一个或更多个属性，所述属性已经基于其中利用该流或体的使用点或设施的一个或更多个参数被调节。

本发明的还另外的方面可以涉及经济地为农业服务、工业服务、商业服务和/或住宅服务提供水的系统和技术。此外，本发明的一些特定方面可以涉及提供水以满足纯度或质量的多种要求或水平。因此，在一些实施方案中，本发明的系统和技术可以在混合用途设施中提供一个或更多个水流或水体。本发明的特别有利的方面可以涉及从具有高固体含量的水源提供多个水流或水体到多个使用点，每个水流或水体可以具有不同的水质水平，每个使用点可以具有不同的要求。本发明的这样的方面可以提供系统和技术，该系统和技术处理例如非饮用水以使得其适于饮用和/或适合于灌溉、适合于牲畜消耗和/或家禽消耗和/或适合于人类消耗或使用。

在本发明的一些方面中，可以处理具有溶解在其中的高水平的一种或更多种有害物质的水，以去除这样的物质或至少将这样的物质的浓度降低到可接受的水平。所述一种或更多种有害物质可以是使得未处理过的水不适于特定应用的任何物质。例如，水可以包含高水平的或不期望的浓度的单价阳离子和/或阴离子，这不利地或不期望地阻碍水在土壤中的保留或其他物质(包括例如二价物质或甚至多价物质)的吸收。如果要求与作物灌溉相关，则不期望的条件或特性可以涉及包含影响被灌溉的土壤的渗透性和/或入渗性质的一种或更多种物质的水。例如，本发明的一些方面可以涉及使得水与非单价物质相比优先地去除单价物质，或者处理水以与非单价物质相比优先地去除单价物质。

根据一个或更多个特定方面，本发明可以涉及针对系统和/或方法的实施方案，所述系统和/或方法包括将待处理的水提供或引入到电驱动的分离设备中。本发明的一些实施方案可以涉及灌溉系统，该灌溉系统包括电驱动的分离设备，该电驱动的分离设备流体地连接至或至少可连接至一个或更多个待处理的水源和至少一个灌溉水分配系统。

本发明的其他方面可以涉及提供饮用水的方法。本发明的一些方面可以提供灌溉水和/或饮用水，而无需热驱动的分离技术、高压操作或单元操作。例如，根据本发明的一些实施方案的方法可以包括以下中的一个或更多个行动或步骤：提供待处理的水，以及在电驱动的分离设备中处理待处理的水的至少一部分以产生第一处理过的水。所述方法还可以包括以下中的一个或更多个行动：在一个或更多个压力驱动的分离设备中处理待处理的水的一部分(典型地是分离的部分)以产生第二处理过的水。在一些情况下，所述方法还可以包括使用第一处理过的水作为第二设备的进料以提供第二处理过的水来生产饮用水的步骤。饮用水典型地具有目标或期望的总溶解固体(TDS)含量，例如小于约500ppm的TDS含量。

针对提供饮用水的系统的本发明的方面可以包括待处理的水源和压力驱动的分离设备，该压力驱动的分离设备具有流体地连接至或至少可连接至待处理的水源的入口。压力驱动的设备还可以具有一个或更多个出口，通常至少一个产物出口作为处理过的水出口。压力驱动的分离设备通常还具有至少一个截留物(reject)出口，作为从处理过的水中去除的包含一种或更多种物质(通常是不期望的物质)的流的出口。用于提供饮用水的系统还可以包括一个或更多个电驱动的分离设备，该电驱动的分离设备可以流体地连接至或可连接至待处理的水源、压力驱动的分离设备或两者。例如，如下文进一步详细描述的，一个或更多个电驱动的分离设备可以流体地连接至压力驱动的分离设备的截留物出口。根据本发明的特定实施方案，用于提供饮用水的系统还可以包括一个或更多个混合器，该混合器具有一个或更多个入口，所述入口流体地连接至或可连接至压力驱动的设备的处理过的水出口和电驱动的分离设备的产物水出口。混合器可以包括有助于至少部分地掺混或组合一种或更多种产物流(在一些情况下，产物流包括来自待处理的水源的流)以形成具有一种或更多种期望的特性的最终产物流的任何混合单元操作。

待处理的水可以包括具有在约1,500mg/L(1,500ppm)和约5,000mg/L(5,000ppm)之间的TDS的微咸水，和/或包含高浓度的溶解固体或溶解盐，例如在约500mg/L和约10,000mg/L之间的溶解盐的浓度的盐水。其他待处理的水源可以包括由于入渗和/或毒性的考虑将不适合用于农业设施的水。

本发明的系统和技术可以在适当的情况下包括有助于其一个或更多个操作原理的预处理子系统。在本发明的一种或更多种实施方案中可以利用一个或更多个预处理和/或后处理单元操作。例如，本发明的系统和技术可以包括预处理子系统，该预处理子系统包括从待处理的水中分离或去除任何悬浮固体的至少一部分的一个或多个过滤器或筛网。这样的预处理子系统典型地去除将损害本发明的系统或例如灌溉设备的任何下游单元操作的颗粒材料。其他预处理单元操作可以包括例如微过滤器和/或基于沉积的系统，该微过滤器和/或基于沉积的系统可以去除具有例如1微米或更大或者10微米或更大的特征尺寸的悬浮固体。

可以利用另外的预处理操作以改善本发明的一个或更多个单元操作的有效性。例如，预处理子系统可以包括冷却器或加热器，该冷却器或加热器分别在分离操作之前冷却或加热待处理的水。可以进行原进料流或任何中间工艺流的冷却，以便例如有助于不期望的物质从待处理的流中的运输，或阻碍期望的物质从待处理的流中的运输。同样地，可以进行加热以将原进料流或一种或更多种中间工艺流的温度升高至期望的温度，例如，该期望的温度有助于一种或更多种分离设备的经济或有效的操作。加热工艺的非限制性实例可以涉及加热器、炉或热交换器，该加热器、炉或热交换器可以与本发明的工艺或系统的单元操作相关或者是本发明的工艺或系统的单元操作。例如，加热可以通过发电厂的热交换器来提供，该热交换器不一定与本发明的处理系统相关。

预处理系统还可以或可选择地用于去除待处理的水中的一种或更多种物质或降低待处理的水中的一种或更多种物质的浓度，以改善一个或更多个处理单元操作的有效性、降低结垢的可能性或去除在一个或更多个处理单元操作中可能难以去除的不期望的物质。例如，可以调节待处理的水的pH，以使一种或更多种溶解的物质沉淀或转化成不同的形式，使得其可以通过例如过滤、沉降或空气汽提从待处理的水中去除。可以使用的pH调节剂包括例如盐酸、硫酸、氢氧化钠或本领域已知的任何其他pH调节剂。可以从待处理的水中去除的物质可以包括例如碳酸氢盐、铁、锰、砷、硫、硒(例如，二价硒酸盐或亚硒酸盐)、硼或二氧化硅中的任何一种或更多种的元素形式或离子形式或化合物。在其他实施方案中，预处理系统可以包括水软化设备，例如，可以从待处理的水中去除硬度组分例如钙的离子交换系统。

后处理单元操作可以改善(polish)、去除或降低处理过的水中的一种或更多种物质的浓度。例如，一个或更多个离子交换柱可以被用于去除在电驱动的分离设备和/或压力驱动的分离设备中不容易被去除的物质。将在后处理操作中典型地被去除或至少具有浓度的降低(优选地降低至无毒水平和/或无害水平)的物质的非限制性实例包括可能影响土壤聚集、水入渗、和/或将对植物生长有毒的那些物质，诸如铝、砷、铍、硼、镉、钴、铬、铜、铁、氟化物、锂、锰、钼、镍、铅、硒、锡、钛、钨、钒、硼和锌。可以用于去除诸如硼的物质的离子交换树脂的实例是从陶氏化学公司(Dow Chemical Company)可获得的AMBERLITE^TM PWA10硼选择性离子交换树脂。可以通过一个或更多个后处理操作被处理的其他物质包括在饮用水中的可能对人类、家禽和/或牲畜有毒或有害的那些物质，诸如但不限于硝酸盐、亚硝酸盐、硒、钒和硫化物。也可以进行消毒工艺，以至少部分地灭活菌落形成微生物或降低菌落形成微生物的浓度，该菌落形成微生物可能对人类和/或牲畜有害或产生可能堵塞灌溉喷嘴的生物膜。

可选择地，或者与一个或更多个改善单元操作组合，本发明的系统和技术可以涉及将一种或更多种物质添加至处理过的水的至少一部分中。例如，可以添加石膏来调节一种或更多种期望的物质的浓度或调节水的特性。其他添加剂可以包括当水被用于灌溉时有助于作物生长的肥料、消毒剂或其他补充剂。

电驱动的设备典型地利用势场来产生原动力，该原动力诱导一种或更多种物质(典型地目标物质，其可以包括期望的物质以及不期望的物质)以从载体或流体中迁移。电驱动的设备可以利用一个或更多个在迁移期间隔离目标物质和/或抑制返回或反向过程的部件。这样的装置的非限制性实例包括电渗析(ED)装置，其包括电流反向电渗析(EDR)装置以及电去离子(EDI)装置。“电渗析”是更广泛的术语并且包括“电去离子”。可以在本文公开的多个方面和实施方案中利用的另一种形式的电驱动的分离设备是电容去离子(CapDI)设备，其通过经两个多孔碳电极施加电势差来使水去离子。阴离子从水中被去除并且被储存在正极化电极中；同样地，阳离子被储存在阴极中，该阴极是负极化电极。本文公开的方面和实施方案被描述为包括ED设备，然而，应当理解的是，在可选择的实施方案中，除了ED设备之外或代替ED设备，可以使用其他形式的电驱动的分离设备。本文公开的方面和实施方案不限于一种特定的电驱动的分离设备或特定的电驱动的分离设备的组合，并且可以用提供原动力的其他设备来实施，该原动力有助于待处理的流体中的一种或更多种目标物质相对于其他物质的优先迁移。

本发明的电驱动的分离设备典型地利用离子选择性膜来促进分离现象。在一些情况下，选择性可渗透的膜可以优先地或选择性地允许一些物质相对于其他物质的运输。例如，阳离子选择性膜可以被用于电驱动的分离设备的一些隔室中。在其他实施方案中，除了阳离子选择性膜之外或代替阳离子选择性膜，阴离子选择性膜可以被用于一个或更多个隔室中。在又其他实施方案中，本发明的电驱动的分离设备可以包括一个或更多个单价离子选择性膜，以选择性地促进单价阳离子物质或单价阴离子物质的转移。事实上，在本发明的一些实施方案中，本发明的分离设备可以包括单价阳离子选择性膜和一个或更多个单价阴离子选择性膜。商业上可获得的单价选择性膜的非限制性实例包括来自日本东京ASTOM公司或日本东京Tokuyama公司的

阳离子选择性膜和阴离子选择性膜。单价阳离子选择性膜或单价阴离子选择性膜可以被选择为具有例如大于约2、大于约5或大于约10的选择性。在一些实施方案中，单价阳离子选择性膜可以具有至少约2、至少约5或至少约10的钠相对于钙的选择性系数。在一些实施方案中，单价阴离子选择性膜可以具有至少约2、至少约5或至少约10的氯化物相对于硫酸盐的选择性系数。当术语在本文中使用时，选择性可以根据以下公式计算，该公式说明钠(Na)相对于镁(Mg)和钙(Ca)的选择性的计算，但分离设备对其他元素或化合物彼此之间的选择性可以被类似地计算：

其中ν是离子物质i的摩尔浓度，并且Δν是离子物质i的摩尔浓度的变化。

单价阳离子选择性膜和/或单价阴离子选择性膜可以提供电驱动的分离设备的实施方案，该电驱动的分离设备待被操作以由微咸水和/或盐水产生处理过的水(稀释物)，该处理过的水(稀释物)具有小于约20、小于约9或小于约3的钠吸收率(SAR)，该微咸水具有在约1,500mg/L(1,500ppm)和约5,000mg/L(5,000ppm)之间的TDS，该盐水包含高浓度的溶解固体或溶解盐，例如在约500mg/L和约10,000mg/L之间的溶解盐的浓度。这些SAR值由于单价阳离子相对于二价阳离子或多价阳离子优先转移到电驱动的分离设备的浓缩隔室中可以是可实现的，因此增加了电驱动的分离设备的稀释隔室中的二价阳离子或多价阳离子与单价阳离子的比率。

压力驱动的分离设备通常利用一个或更多个屏障来抑制第一物质通过其的迁移，同时允许另一种物质的渗透。促进分离现象的原动力典型地涉及向待处理的流体加压。压力驱动的分离设备的非限制性实例包括微滤设备和纳滤(NF)设备以及反渗透(RO)系统。NF设备通常与二价离子或多价离子相比选择性地通过单价离子。因此，在NF设备中产生的渗透物可以具有比NF设备中产生的渗余物更高的单价离子相比于二价离子或多价离子的浓度比率。因此，在NF设备中产生的渗余物可以具有比在NF设备中的渗透物或待处理的水流入物更低的SAR值。与二价离子相比对于通过单价离子具有高选择性并且可以被用于本文公开的多种实施方案的纳米过滤器的实例可以包括从通用电气公司(General ElectricCompany)可获得的SWSR纳滤膜，从陶氏化学公司(Dow Chemical Company)可获得的NF245纳滤膜、NF 270纳滤膜或NF345纳滤膜，或者从Hydranautics可获得的ESNA1-LF-LD纳滤膜或HYDRACoRe10纳滤膜。

本发明的一种或更多种实施方案可以针对如图1中示例性地示出的水处理系统100。系统100可以是用于向例如使用点114提供饮用水、灌溉水或两者的系统。处理系统100可以包括至少一个分离单元操作或分离设备110，在一些情况下，该分离单元操作或分离设备110从来自待处理的水源102的水中选择性地去除一种或更多种物质或物质类型。所述系统可以任选地包括一个或更多个监测子系统，该监测子系统提供处理系统的一个或更多个操作特性的指示。如所图示出的，系统100可以具有一个或更多个监测传感器108，该监测传感器108通常提供从分离设备110产生的或以其他方式处理的水质的指示。在本发明的一些方面中，系统100可以利用控制系统或控制器，该控制系统或控制器被配置或构造和布置成调节本发明的系统中的一个或更多个单元操作的一个或更多个参数。再次参考图1，系统100可以因此具有一个或更多个控制器106，该控制器106通常将分离设备110的至少一个操作参数调节到至少一个期望的条件。一个或更多个监测传感器108可以通过包括例如信号线122的通信网络，或者另外地或可选择地通过无线通信链路与一个或更多个控制器106通信。一个或更多个控制器106可以通过包括例如信号线124的通信网络，或者另外地或可选择地通过无线通信链路与至少一个分离单元操作或分离设备110通信。可以利用任何合适的控制技术来调节系统100中任何单元操作的至少一个操作参数，以提供具有一个或更多个期望的特性的处理过的水。例如，在一些实施方案中，位于待处理的水源102和分离单元操作或分离设备110之间的传感器/发送器(未示出)可以被用于向控制器106提供待处理的水的一个或更多个参数的测量值，以控制污染物的去除或从处理单元110中的水回收率。

本发明的系统和技术可以包括一个或更多个水分配系统，该水分配系统有助于将处理过的水递送至一个或更多个使用点。例如，分配系统可以包括灌溉分配系统，该灌溉分配系统将灌溉水递送至农业设施中的多个使用点。为了促进处理过的水的递送，分配系统可以包括一个或更多个储存系统诸如蓄水池、水箱、井或其他容器(vessel)和容器(container)。本发明的灌溉系统可以利用置顶式灌溉技术和/或地表灌溉技术或地下灌溉技术以将水输送至指定的区域。因此，灌溉系统部件可以使用不可移动的装置以及可移动的装置。

一个或更多个储存系统可以被认为是分配系统的一部分或者是处理系统的辅助子系统。一个或更多个储存系统可以进一步有助于提供具有期望的特性的处理过的水。具有第一条件或特性的处理过的水可以在进一步处理或加工，例如与另一个处理过的或未处理过的水体或水流掺混之前储存在一个或更多个储存系统中。

图2是示例性地示出与灌溉系统200相关的本发明的一些特征的示意图。灌溉系统200可以包括分离设备220，该分离设备220流体地连接并且如所图示出的设置成接收来自源202的待处理的水，例如通过导管222。分离设备220可以处理来自源202的水，并且通过灌溉水分配系统224将处理过的水提供至第一使用点228，该第一使用点228在本文中被图示为第一类作物。使用点228可以是例如处于不同于整个作物的至少一部分的生长阶段的作物的一部分。系统200还可以包括一个或更多个第二分离设备230。分离设备230也可以处理来自源202的水，并且通过第二灌溉分配系统234将处理过的水提供至第二使用点238，该第二使用点238被图示为第二类作物。第二使用点238可以是与例如第一使用点228相同类型的待灌溉的作物的一部分，或者是处于不同的生长阶段的第二作物的一部分。根据本发明的一些实施方案，分离设备230可以任选地通过导管或连接部244将处理过的水提供至第一使用点228，代替来自分离设备220的处理过的水和/或补充来自分离设备220的处理过的水。本发明的一些实施方案至少部分地预期了分阶段的处理方案。例如，第一分离设备220可以提供具有第一水质或特性的处理过的水，该处理过的水可以通过导管或分配系统242在第二分离设备230中被进一步处理。多个第二分离设备230可以与一个或更多个第一分离设备220一起使用，以向一个或更多个使用点提供处理过的水。本发明的一些实施方案可以涉及分离设备的串行布置，而其他实施方案可以利用并行配置的分离设备来提供处理过的水，以便满足一个或更多个使用点的体积要求。例如，来自源202的待处理的水可以分别通过导管或分配系统222和232并行地提供至第一分离设备220和第二分离设备230两者。然而，在一些情况下，可以实施串行处理路径和并行处理路径的组合来以一个速率或多个速率提供处理过的水，其中一个或更多个处理过的水流中的每一个具有一个或更多个期望的特性。

系统200可以包括一个或更多个控制器(未示出)，以控制系统200的任何部件或子系统的一个或更多个操作参数。如同图1中示例性地图示出的系统，系统200可以具有一个或更多个控制器，该控制器可以调节一个或更多个操作参数。例如，系统200的一个或更多个控制器可以调节任何分离设备中施加的电场的电流、电势或两者。可以调节的其他参数包括，例如，系统的任何流的TDS含量、压力、温度、pH、流量比率或任何组合。

根据本发明的一些方面，处理过的水流的一个或更多个特性可以是产物流的使得其适合于在点114处的其预期用途的任何测量的或导出的属性。然而，本发明不限于此；例如，水的特性可以是相对于待处理的水流而言的处理过的水流或产物水流的属性。属性或参数可以是水的单一特性或复合特性或聚集特性。这样的属性的具体的、非限制性的实例可以包括水的电导率或电阻率，水中一种或更多种特定物质或物质种类的存在、不存在或浓度，以及它们的组合。

根据本发明的一种或更多种实施方案，本发明的系统和技术提供了具有期望的水属性的水，该期望的水属性可以被表示或量化为复合特征。复合特征可以提供处理过的水用于特定目的的适合性的指示。因此，本发明的系统和技术可以涉及寻求或至少促进提供具有一个或更多个期望的复合特性的水的操作。在灌溉应用中，处理过的水属性可以涉及其作为灌溉水的适合性。因此，本发明的一些方面可以针对处理非饮用水，并且通过调节该非饮用水的一个或更多个特性，使得水作为处理过的水适合于在一个或更多个农业设施中灌溉。本发明的一些方面可以提供为在一个或更多个农业设施中生长或栽培的一种或更多种作物定制的灌溉水。例如，再次参考图2，本发明的系统和技术可以向第一类作物228提供具有第一复合特性的第一处理过的水，并且向第二类作物238提供具有第二复合特性的第二处理过的水。第二处理过的水可以用于补充和/或调节第一处理过的水的特性，并且相反地，第一处理过的水可以用于调节第二处理过的水的一个或更多个特性。一个或更多个特性可以通过例如将一个或更多个处理过的水流或其部分混合在一起或掺混来调节以满足特定的要求。特定的目标特性可以通过调节待混合的处理过的水流的比率或相对量或速率来实现。处理过的水流可以以任何期望的比率混合，例如通过将从0％(不混合)至100％、从约10％至约90％、从约25％至约75％或从约40％至约60％的第一处理过的水与第二处理过的水混合，或者通过将从0％(不混合)至100％、从约10％至约90％、从约25％至约75％或从约40％至约60％的第二处理过的水与第一处理过的水混合。

在典型的操作期间，一个或更多个分离设备220和230中的每一个通常产生一个或更多个次级流。典型地，一个或更多个次级流包含不可接受的水平的一种或更多种不期望的物质。任何一个或更多个次级流可以作为废物流被排放。例如，通常包含从在分离设备230中处理的流转移的一种或更多种物质的废物流可以通过导管或分配系统236被排放或转移到待处理的水源202。通常包含从在分离设备220中处理的流转移的一种或更多种物质的废物流可以通过导管或分配系统226被排放或转移到待处理的水源202。同样地，本发明的其他实施方案预期将通常来自一个或更多个下游分离设备的一个或更多个次级流与一个或更多个上游分离设备中的待处理的水流组合。例如，从下游电驱动的分离设备或压力驱动的分离设备输出的一个或更多个流可以作为浓缩物补充物或稀释物补充物被返回到上游电驱动的分离设备。废物流还可以与其他流一起排放，该其他流可以与处理系统直接相关或可以不与处理系统直接相关。例如，待排放的流可以在与来自例如冷却塔的一个或更多个排污流(blow down stream)混合之后返回到待处理的水源，该冷却塔可以不是处理系统的单元操作。然而，在其他情况下，一个或更多个废物流可以被储存并且与具有非常低的盐度的水组合以减轻水入渗问题，该水入渗问题可以导致从表层土壤中淋洗可溶性矿物和盐诸如钙。

在本发明的一些实施方案中，包含在导管236中的来自第二分离设备230的次级流可以单独地被引入到第一分离设备220中，或者如图2中所示出的与如通过导管222递送的来自源202的待处理的水组合被引入到第一分离设备220中。

图1和图2中描绘的示意性地图示出的系统还可以包括促进水的处理的单元操作。例如，任选的系统可以在分离设备220和230的上游被利用，以过滤或以其他方式去除来自源202的水中的悬浮固体的至少一部分。可以用于降低夹带在待处理的水中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实例包括微过滤器、沉降器、筛滤器和粗颗粒过滤器。

此外，一个或更多个单元操作可以用于进一步加工一个或更多个处理过的水流。例如，精制床可以从在分配系统224和234中的一个或更多个处理过的流中进一步去除一种或更多种物质。可以用于去除至少一部分弱电离的或可电离的物质诸如但不限于硼、硒和砷的这样的单元操作的非限制性实例包括离子交换柱。

有助于本发明的一个或更多个处理过的水流的后处理的另外的单元操作包括添加或以其他方式调节水流的一种或更多种期望的物质的浓度或水流的特性的单元操作。后处理操作可以被用于使得一个或更多个废物流适合于排放到环境中。

因此，混合器可以被设置在本发明的一个或更多个分离设备的下游，这有助于并入另一个处理过的水流或未处理过的水流、消毒剂、营养素和/或期望的盐(来自一个或更多个这类物质的源)。根据本发明的一些实施方案，一个或更多个盐源可以被设置成引入到处理过的水流中。例如，分离设备可以用于本发明的处理系统或灌溉系统，这从待处理的水流中选择性地去除二价物质或其他非单价物质或降低二价物质或其他非单价物质的浓度。这样的任选的设备通常将提供至少一种具有相对高浓度的非单价物质的产物流，该产物流可以被引入到处理过的流中以调节其至少一个特性，以便提供具有目标的或期望的条件的水流或水体。有利地提供富含有益物质的流的系统和技术的实例包括在共同拥有的题为“Electrically-Driven Separation Apparatus”的美国专利第7,820,024号中所公开的那些，该专利的内容通过引用并入本文。然而，在一些情况下，例如钙盐和/或镁盐的一个或更多个另外的不连接的或不同的源可以用于在处理过的水流使用之前调节该处理过的水流的一个或更多个特性。另外地，水流的一个或更多个内在性质和/或外在性质可以被进一步调节。例如，水流可以被冷却或加热以调节其温度。水流或水体的pH也可以通过例如添加一种或更多种酸或碱来调节，以实现期望的的pH值。期望的性质或特性可以取决于多种因素，包括例如待灌溉的土壤的pH、待灌溉的作物的耐盐性以及在一些情况下土壤的水分含量。因此，本发明的一些特征提供了旨在取得一个或更多个期望的复合特性的另外的能力。

一个或更多个性质或特性的进一步调节可以在分离设备中的处理之后、在使用或引入到使用点之前或者在将处理过的水储存在一个或更多个蓄水池中期间进行。

然而，本发明的一些方面预期了相对于第一产物流或处理过的产物流和/或引入到分离设备中的流，包含高浓度的一种或更多种溶解物质的这样的次级流的有益的或经济上有吸引力的属性。例如，次级产物流可以包含高溶解固体，并且可以用作进料流，该进料流可以被进一步加工以获得另外的产物，或者至少提供具有高浓度的期望物质的产物流。

在本发明的一些系统和技术中利用的水的一个或更多个特性可以提供水用于农业用途的适合性的指示。例如，水的一个或更多个特性可以被表示为盐度，总溶解盐或总溶解固体含量和/或电导率，以及水的碱度、铁含量和pH中的任何一个或者与水的碱度、铁含量和pH中的任何一个结合。在一些情况下，当针对待通过至少部分地处理过的水灌溉的作物的类型进行考虑时，水的盐度水平可以成为选择性参数。因此，根据本发明的一些方面，当决定是否调节本发明的系统的至少一个操作参数时，水的盐度可以用作考虑的因素。在本发明的系统和技术的其他实施方案中，特征值可以被表示为倾向于使得土壤不可渗透水的物质的浓度相对于倾向于使得土壤聚集或吸水的物质的浓度的比率。

根据本发明的一些方面，特征值可以提供水用于灌溉目的、用于人类消耗和/或用于牲畜或家禽使用的适合性的指示。在一些实施方案中，水流或水体的特征值可以被表示为水中单价物质的浓度相对于二价物质的浓度的比率。例如，特征值可以至少部分地被表示为钠吸收率(SAR)或可交换钠百分比。优选地，水流或水体的SAR值可以提供关于水是否可以适合灌溉一种类型或种类的作物的指示。因此，根据本发明的一些方面，其一些实施方案涉及系统和技术，该系统和技术可以涉及至少部分地基于期望的特征值来控制一个或更多个操作参数，该期望的特征值至少部分地来源于使用点的至少一个要求。在使用点是例如待灌溉的作物的情况下，期望的特征值可以基于作物的耐盐性和/或土壤的一个或更多个属性或特性。

钠吸收率值通常根据以下公式确定：

其中[Na]是水中以毫当量/升计的钠物质浓度，[Ca]是水中以毫当量/升计的钙物质浓度，并且[Mg]是水中以毫当量/升计的镁物质浓度。水的其他特征值可以单独使用或与SAR值结合使用。因此，在一些情况下，可以用作水质或水用于其预期目的的适合性的指示的水的特征值涉及水中总溶解固体浓度、pH和/或一种或更多种有毒或有害物质的浓度。

调节例如灌溉水的SAR值可以通过调节水系统的一个或更多个操作参数来实现。例如，来自具有多种相关的SAR值的不同处理单元的处理过的水的相对比率可以被调节，以提供具有期望的SAR值的产物水的复合混合物或掺混的混合物。包括降低水流通过一个或更多个分离设备的流量或增加保留时间段或处理时间段的其他技术可以有助于实现期望的SAR值。除了这样的技术之外或与这样的技术结合，通过例如电驱动的分离设备或压力驱动的分离设备调节施加的电势或压力水平也可以有助于提供具有一个或更多个期望的特性的处理过的水。

本发明的系统的实施方案可以使微咸水脱盐以提供灌溉水，这避免了任何土壤渗透性和/或入渗问题或降低了这些问题的程度。

处理过的水的一个或更多个特征值可以是包含在水中的物质之间的相对相关性。例如，特征值可以是溶解的钠物质与溶解的钙的比率。不超过约3:1的优选的期望的钠与钙的比率可以避免或降低由土壤分散和堵塞以及土壤表面孔密封引起的水入渗问题的可能性。此外，本发明的一些实施方案可以选择性地降低灌溉水中单价钠的浓度，使得可以提供相对富含钙的水源来抵消灌溉中的任何钠分散现象。

产物水可以具有在从约1至约8的范围内的SAR值。然而，目标的或期望的SAR值可以取决于农业设施中的一个或更多个因素。例如，目标SAR值取决于设施中生长的作物的类型，设施中一种或更多种作物的生长阶段以及包括土壤的水入渗率、碱性和/或碱度的土壤条件。可以用于提供灌溉水的一个或更多个目标特性的特定指南包括通过联合国粮食和农业组织(FAO)在Ayers,R.S.和Westcot,D.W的题为“Water Quality for Agriculture,”FAOIrrigation and Drainage Paper 29rev.1,Food and Agriculture Organization ofthe United Nations,1989,1994的公布中所提供的指南。例如，可以与SAR值相关的可交换钠百分比(ESP＝可交换的{(Na)/(Ca+Mg+K+Na)}×100)可以用作用于灌溉目的的水的期望的特征值，以及土壤(特别是ESP值大于15的土壤)将变得钠质的可能性的度量，其中该可能性随着ESP增加而增加。特别地，敏感作物诸如但不限于水果、坚果和柑橘属通常需要具有高达约8的SAR值的灌溉水；其他敏感作物诸如豆类可以耐受具有高达约18的SAR值的灌溉水；中度耐受的作物诸如三叶草、燕麦和水稻可以耐受具有高达约18至46的SAR值的灌溉水；并且耐受的作物诸如但不限于小麦、大麦、番茄、甜菜和高茎草(tall wheat grass)可以耐受具有高达约46至102的SAR值的灌溉水。本文公开的系统的实施方案可以包括处理单元或其组合，该处理单元或其组合被配置成根据特定用途的需要产生具有在上文所公开的任何范围内的SAR值的灌溉水。甚至SAR值和ESP值低于所提及的SAR值和ESP值还可能是有益的，因为尽管给定的物种可以耐受上文的SAR值，但作物产量仍然可能受到有害影响。此外，升高的SAR值可以影响土壤聚集，并且使灌溉水从土壤表面流掉而不渗透到作物的根系，或者，在被作物吸收之前快速通过土壤水平面并且使灌溉水在根系下方流动。

入渗问题通常当灌溉水不进入土壤并且变得不可用于作物时出现。与降低水的可用性的盐度问题相比，入渗问题可以有效地降低可用于作物使用的水的量。水入渗可以随着增加的盐度而增加，并且可以随着减小的盐度或增加的相对于钙和镁的钠含量而减小。此外，具有例如小于约0.5dS/m(“EC”)的电导率(其可以在水中或从土壤的糊剂提取物中测量)的低盐度水通常具有腐蚀性，并且倾向于将可溶性矿物和盐诸如钙从表层土壤中淋洗，这继而可以减少土壤聚集和结构。不具有盐含量或具有低的盐含量的土壤倾向于分散成填充孔空间的细小的土壤颗粒，有效地密封土壤表面并且降低水入渗率。土壤将倾向于形成硬壳，该硬壳减少进入地下的水的量并且还可以防止作物出苗。因此，在本发明的一些实施方案中，期望的水质还可以基于灌溉水的盐度。例如，图6，其基于Ayers,R.S.和Westcot,D.W的题为“Water Quality for Agriculture,”FAO Irrigation and Drainage Paper29rev.1,Food and Agriculture Organization of the United Nations,1989,1994的公布并且示出了如通过TDS浓度表示的盐度和SAR对入渗的影响，可以结合地提供灌溉水的期望的盐度水平和SAR值，该盐度水平和SAR值减少或避免入渗问题。在图6中，海水性质被用于从来自上述参考的电导率数据中导出TDS浓度值。特别地，密度和盐度之间的相关性以及在20℃海水的盐度和电导率之间的相关性是基于所公布的物理性质确定的。然后，这些相关性被用于将来自上文确定的参考的海水的电导率值转换成相应的TDS浓度，然后将该相应的TDS浓度相对于相应的SAR值进行映射，以获得图6中所呈现的入渗指南。

当灌溉水具有复合特性值诸如具有小于约15的SAR值同时具有约1,500ppm或更大的TDS水平时，本发明的另外的实施方案还可以提供合适的灌溉水。

本发明的一些实施方案可以提供选择性地去除不期望的物质的脱盐系统和技术，这与非选择性脱盐技术诸如基于热驱动工艺和压力驱动工艺的那些技术形成对比。此外，本发明的一些系统和技术可以提供产物水流，而不需要进一步添加优选的物质。例如，本发明的实施方案可以提供灌溉水，该灌溉水不涉及通过添加补充物质来进一步调节特征值。

本发明的另外的特征和方面在图3中图示出。示例性地图示出的处理系统300可以包括第一分离设备304和第二分离设备306。分离设备304和306通常处理来自一个或更多个源302的流体。来自源302的待处理的水通常包含高水平或不可接受的水平的溶解物质。因此，一个或更多个分离设备可以用于至少部分地从水中去除一种或更多种不期望的物质或降低一种或更多种不期望的物质的浓度。来自源302的待处理的水可以通过例如分配系统或导管320并行地供应至第一分离设备304和第二分离设备306两者。如示例性地图示出的，来自分离设备304的处理过的水可以在一个或更多个混合操作或混合器308中与通过例如分配系统或导管318递送的来自分离设备306的处理过的水组合，以向使用点314提供具有期望的性质和/或特性的处理过的水流。根据本发明的一些实施方案，可以使得处理过的水适合于在一个或更多个使用点314中用作饮用水和/或洗浴水。

第一分离设备304可以是电驱动的分离设备或压力驱动的分离设备。同样地，第二分离设备306可以是压力驱动的分离设备。根据本发明的一些方面，分离设备304去除来自源302的待处理的水中的多种不期望的物质的至少一部分。

第二分离设备可以从待处理的水流中去除一种或更多种不期望的物质。在一些情况下，分离设备从水中选择性地去除一种或更多种不期望的物质的至少一部分，以产生产物水流。如果来自第二分离设备的产物水流未能满足或超过饮用水质要求，则来自第一分离设备的超过饮用水质要求的一部分处理过的水可以并入其或与其掺混。例如，在第一分离设备提供具有约250mg/L的TDS水平的产物水，并且第二分离设备提供具有约1,000mg/L的TDS水平的产物水的情况下，产物水流可以以约2:1的体积比率组合，以产生具有约500mg/L的TDS水平的掺混的产物。目标水平可以是满足或超过世界卫生组织在例如theWHO Guidelines for drinking-water quality,第四版,World Health Organization2011中对于饮用水所建议的一个或更多个指南的浓度。其他水流也可以与本发明的分离设备的一个或更多个产物流掺混，以提供满足或超过通常由政府监管机构设定的指南或要求的饮用水和/或洗浴水。

通常包含从第一处理过的产物流中去除的相对高水平的物质的来自第一分离设备的一个或更多个截留物流可以被排放到排水管，被引导至一个或更多个辅助使用点310或者被返回到源302。本发明的另外的实施方案预期将截留物水流与来自源302的水通过导管322组合，以便在第二分离设备中处理。来自第二分离设备的次级水流或截留物水流还可以被排放到排水管，被引导至一个或更多个辅助使用点310和/或312，如所示的通过导管316返回到源302。

在另一种实施方案中，通常在图4中以400指示，处理系统可以包括待处理的水源402，该待处理的水源402可以包括例如通过分配系统或导管420与任选的预过滤系统404流体连通的微咸水。待处理的水可以是具有在约1,500mg/L(1,500ppm)和约10,000mg/L(10,000ppm)之间的TDS的微咸水，和/或包含高浓度的溶解固体或溶解盐(例如，在约500mg/L和约5,000mg/L或约10,000mg/L之间的溶解盐的浓度)和一种或更多种其他污染物的盐水，该污染物例如约40ppm的硝酸盐以及不期望水平的硼、二氧化硅、碳酸氢盐或二价硒酸盐或亚硒酸盐中的任何一种或更多种。预过滤系统404可以通过分配系统或导管422与第一分离设备406流体连通。可降低夹带在待处理的水中的至少一种悬浮固体的浓度的可以用于预过滤系统404的预处理单元操作的非限制性实例包括软化系统、微过滤器、沉降器、筛滤器、微砂过滤器和粗颗粒过滤器。在一些实施方案中，预处理子系统可以包括从懿华水处理技术有限责任公司(Evoqua Water Technologies LLC)或其附属公司可获得的

不锈钢自清洁过滤系统。在其他实施方案中，预处理子系统可以可选择地或另外地包括从懿华水处理技术有限责任公司或其附属公司可获得的

错流微砂亚微米过滤系统。

第一分离设备406可以是电驱动的分离设备，例如电渗析设备。分配系统或导管422可以分流，以向第一分离设备406的稀释隔室406A和浓缩隔室406B提供待处理的水。第一分离设备406可以包括一个或更多个单价离子选择性膜，以选择性地促进一种或更多种单价阳离子物质和/或单价阴离子物质的转移。在一些实施方案中，第一分离设备406可以包括一个或更多个单价阳离子选择性膜和一个或更多个单价阴离子选择性膜。

因为电渗析的本质在于电力成本与待处理的水中的盐度水平负相关，所以待处理的水中高浓度的离子污染物可以减少电渗析设备中的电力损失，并且还回收更多的进入的水作为可用的产物(尽管以一些热力学效率为代价)。为了促进浓缩隔室406B中的切向流动同时增加隔室406B中盐的浓度，系统406可以任选地包括构成再循环系统(未示出)的泵和阀(基于设定点固定的或可控的)，该再循环系统将侧流444的全部或一部分再循环回到406B的入口进料流并且与从422进入的进料组合。因此，浓缩物隔室可以以来自管线422的可控的非常低的用水量操作，同时保持隔室406B内的最佳流体动力学条件。因此，来自管线422的较低水进料可以以可控的方式导致很大一部分(水回收)的进料水作为用于灌溉用途或饮用用途的产物水被输送通过稀释隔室，而较少被送到流出物流430。如另外的实施方案中所描述的，隔室406B的入口进料还可以全部或部分地不来源于管线422，而是来源于管线442。因此，由于与入口422相比来自管线442的出口具有非常低的污染物水平，以高的水回收率操作的潜力甚至被进一步增加。

第一分离设备406可以从待处理的水中去除大部分的污染物，以产生第一稀释物流。所去除的污染物可以包括一种或更多种离子物质。第一分离设备406可以从通过分配系统或导管422供应的待处理的水中去除例如约80％的氯化钠和氯化钾以及约8％的硝酸盐。第一分离设备406可以产生稀释物，该稀释物的二价离子与单价离子相比可以是高含量的，并且对于农业用途可以是可接受的而无需进一步处理。为了适合于农业用途，来自第一分离设备406的稀释物可以具有例如小于约20、小于约18、小于约9、小于约8、小于约3或小于约2的SAR值，并且可以具有小于约3,500ppm或小于750ppm的TDS值。

来自第一分离设备406的稀释物的第一部分可以通过分配系统或导管424和分配系统或导管432被引导至用于农业用途的使用点414，例如灌溉水系统或灌溉水的保持系统。来自第一分离设备406的稀释物的第二部分可以通过分配系统或导管424被引导至第二分离设备408。引导至使用点414和引导至第二分离设备408的来自第一分离设备406的稀释物的相对量可以根据需要以在从约0％至约100％、从约10％至约90％、从约25％至约75％或从约40％至约60％的范围内的任何量选择。分流阀或其他形式的分流系统410可以用于根据需要改变引导至使用点414和引导至第二分离设备408的来自第一分离设备406的稀释物的量。分流阀或分流系统410可以通过控制器106操作。控制器106可以从一个或更多个传感器108接收来自分配系统或导管432或436中的一个或更多个或者来自使用点414的水的一个或更多个参数的指示。水的一个或更多个参数可以包括，例如，盐度、电导率、pH、SAR值、TDS值或任何其他一个或更多个感兴趣的参数。控制器106可以基于来自一个或更多个传感器108的水的一个或更多个参数的指示来调节分流阀或分流系统410，并且因此调节引导至使用点414和引导至第二分离设备408的来自第一分离设备406的稀释物的比率。控制器106还可以基于来自一个或更多个传感器108的水的一个或更多个参数的指示来调节第一分离设备406的一个或更多个操作参数。第一分离设备406的一个或更多个操作参数可以包括例如电流、流量、水回收率或任何其他一个或更多个操作参数。

来自第一分离设备406的浓缩物可以作为废物流通过分配系统或导管430被运送，该废物流可以被排放到排水管，被引导至一个或更多个辅助使用点412例如用于氯、碱(诸如氢氧化钠)、氯气、次氯酸根离子、盐酸或硫酸的电化学生产，或者通过例如分配系统或导管444被返回到源402。第一分离设备406可以以非常高的水回收率(例如，在约20％和约60％或90％或更高之间)操作，因为单价离子可以以高浓度存在于通过分配系统或导管430递送的浓缩物中，而没有沉淀。

作为来自第一分离设备406的第一稀释物流的部分脱盐的水输出可以保留不可接受的高含量的单价盐和/或高含量的二价盐，例如用于一些用途的硫酸钙和/或硫酸镁。因此，第一稀释物流的至少一部分可以在第二分离设备408中被进一步处理。第二分离设备408可以是压力驱动的分离设备，例如膜过滤系统。第二分离设备408可以包括纳滤膜或反渗透膜。第二分离设备408可以是低压纳滤系统，例如，以在约1巴和约15巴之间、在约2巴和约4巴之间或小于约3巴的跨膜压力操作的纳滤系统。第二分离设备408可以处理通过分配系统或导管424提供的水，以产生渗透物和渗余物。第二分离设备408可以从来自第一分离设备406的流入稀释物中去除大部分的，例如在约10％和约95％之间的剩余的单价离子以及大体上所有的二价离子成分，并且产生具有非常低浓度的单价离子污染物的渗透物流，例如小于约250mg/L或小于150ppm或小于50ppm的单价离子污染物。第二分离设备408还可以从来自第一处理设备的稀释物的部分中去除另外的不期望的组分，例如，从来自第一分离设备406的稀释物的部分中去除另外的10％至95％的硝酸盐。来自第二分离设备408的渗余物可以通过分配系统或导管436被引导至用于农业用途的使用点414，在那里该渗余物可以单独使用或与来自第一分离设备406的稀释物的第一部分组合使用。使用点414可以包括混合器(未示出)，该混合器被配置成将电渗析设备406中产生的稀释物与纳滤设备408中产生的任何渗余物掺混，并且产生当混合时具有介于稀释物的SAR值和渗余物的SAR值之间的SAR值的灌溉水。

来自第二分离设备408的渗透物的二价离子污染物和/或颗粒和/或微生物污染物可以是低含量的。来自第二分离设备408的渗透物可以适合于饮用用途，并且可以具有在可承认的标准，例如由WHO提供的标准中定义的特性。来自第二分离设备408的滤液可以包括例如小于约500ppm或小于约250ppm的TDS水平、低量的二价离子、低量的金属和微量元素、低水平的硝酸盐例如小于约10ppm的硝酸盐、低水平的颗粒和/或胶体杂质或微生物杂质和/或低的有机物含量。来自第二分离设备408的滤液的特性可以满足其中系统400被操作的管辖区内对饮用水的监管要求。来自第二分离设备408的滤液可以通过分配系统或导管426被引导至使用点418，用作饮用水。

在一些实施方案中，来自第二分离设备408的渗透物的一部分可以通过分配系统或导管442被引导，以用作第一分离设备406的浓缩物补充物。可以根据需要选择用作第一分离设备406的浓缩物补充物的来自第二分离设备408的渗透物的量或分数。用作第一分离设备406的浓缩物补充物的来自第二分离设备408的渗透物的量或分数可以基于例如来自第二分离设备408的滤液的质量和对浓缩物补充物的需求来选择。阀或其他分流系统440可以提供用作第一分离设备406的浓缩物补充物的来自第二分离设备408的滤液的量，以根据需要进行调节。阀或分流系统440可以通过控制器106响应于来自任何传感器108或位于系统的多个部分的其他传感器的信息来操作。用作第一分离设备406的浓缩物补充物的来自第二分离设备408的渗透物的量可以基于例如来自第二分离设备408的渗透物的质量和/或对浓缩物补充物的需求来选择。

第一分离设备406可以包括一个或更多个单价离子选择性膜，以选择性地促进一种或更多种单价阳离子物质或单价阴离子物质的转移。第一分离设备406可以包括例如电渗析系统。在其他实施方案中，在第一分离设备406中处理的水的单价离子可以是足够低含量的，使得在第一分离设备406中将不需要单价离子选择性膜。因此，第一分离设备406可以利用本领域已知的标准离子交换膜。这些标准离子交换膜可以不是单价离子选择性的。

图4中所图示出的系统具有优于许多从微咸水生产灌溉水和/或饮用水的可选择的方法的优点。与包括常规膜或单价选择性膜的常规电渗析系统相比，图4中所图示出的系统可以以更高的回收率操作，可以在电驱动的分离设备中需要比常规电渗析系统更少的盐去除，并且可以表现出比常规电渗析系统更少的钙损失。因此，图4中所图示出的系统的电驱动的分离设备可以比用于从微咸水生产灌溉水和/或饮用水的常规电渗析系统更小并且可以消耗更少的电力。图4中所图示出的系统提供了由待处理的流入水产生的灌溉水相对于饮用水的可控比率。所述系统产生废物，该废物的诸如钙、镁、硼、硒和二氧化硅的物质是低含量的。引入到系统中的待处理的水中的大部分钙、镁和一部分硝酸盐被包含在通过系统产生的灌溉水中。所述系统可以利用纳滤过滤器作为压力驱动的分离设备来生产适合于用作饮用水的适于饮用的水，而不是利用更昂贵且高操作成本的反渗透系统。图4中所图示出的系统可以产生具有比单独的常规电渗析系统更低的SAR值的灌溉水。

在另一种实施方案中，通常在图5中以500指示，处理系统可以包括待处理的水源502。待处理的水源502可以是例如地下水井。待处理的水源502中的待处理的水可以是微咸水或盐水，该盐水具有在约500mg/L和约5,000mg/L或约10,000mg/L之间的溶解盐的浓度，以及不期望的物质诸如硝酸盐(高达约40ppm的浓度)、碳酸氢盐(高达约400ppm的浓度)、硫酸盐(高达约2,000ppm的浓度)、铁、硼、锰、硒、钙、镁、砷、二氧化硅和/或硫化合物或氟化物化合物。待处理的水源502可以经由导管504流体地连接至断流水箱506。

升压泵510可以被定位和布置成将待处理的水从断流水箱506通过导管508和512引导至空气汽提塔514。空气汽提塔514可以包括柱和惰性介质例如砾石、绿砂或多孔二氧化硅的珠或片，待处理的水向下流经该柱和惰性介质，同时空气以逆流方向向上流经该柱和惰性介质。可选择地，绿砂可以被包括在独立于空气汽提塔514的用于去除铁和锰的单独的单元过程中。空气汽提塔514可以从待处理的水中去除碳酸氢盐、锰、砷、铁和/或硫化物。为了促进碳酸氢盐的去除，可以将酸例如来自pH调节剂源516的盐酸或硫酸注射到导管512(或者任选地注射到断流水箱506或导管508)中，以将进入空气汽提塔514的待处理的水的pH降低到低至约4.2的酸性pH，以促进将碳酸氢盐转化为二氧化碳气体，该二氧化碳气体将在空气汽提塔514中从待处理的水中去除。添加至待处理的水的pH调节剂的量可以基于来自pH调节剂注射点的上游或下游的一个或更多个传感器108A、108B的pH和/或流量读取来控制。铁、锰、砷和/或硫化物可以被吸附到空气汽提塔514内的介质上，或者可以形成可以通过过滤去除的氧化固体沉淀物。穿过空气汽提塔514的水的细流(trickling stream)可以将去除的污染物冲洗到排水管或集液槽518中。在期望在电渗析浓缩物中浓缩氯化物的实施方式中，可以优选地利用盐酸来向下调节pH。在其他实施方式中，特别是利用相对于单价阳离子水平具有高的单价阴离子水平的水时，可以优选地利用硫酸来向下调节pH。

在穿过空气汽提塔514之后，待处理的水穿过导管520到达预过滤器522，该预过滤器522可以包括具有例如约10μm的尺寸的孔的筛滤器。预过滤器522还可以或可选择地包括微过滤器、沉降器、砂过滤器或筛滤器、微砂过滤器或粗颗粒过滤器中的任何一种或更多种。

然后，经预过滤的待处理的水可以被引导通过导管524，并且可以被分流以引入到电渗析设备526的稀释隔室526A和浓缩隔室526B中。引入到电渗析设备526的浓缩隔室526B中的经预过滤的待处理的水可以通过来自浓缩物回路528的再循环的浓缩物补充水来补充。可选择地，流入水可以被专门地引导至稀释隔室中，并且向电极和/或浓缩物隔室的补充水可以通过管线554来源于纳米过滤器渗透物。

电渗析设备526可以从待处理的水中去除大部分的污染物，以产生第一稀释物流。所去除的污染物可以包括一种或更多种离子物质。电渗析设备526可以从通过分配系统或导管524供应的待处理的水中去除例如约80％的氯化钠和氯化钾以及约80％的硝酸盐。电渗析设备526可以产生稀释物,该稀释物的二价离子与单价离子相比可以是高含量的，并且对于农业用途可以是可接受的而无需进一步处理。为了适合于农业用途，来自电渗析设备526的稀释物可以具有例如小于约20、小于约18、小于约9、小于约8、小于约3或小于约2的SAR值，并且可以具有小于约3,500ppm和/或大于约1,500ppm的TDS值。来自电渗析设备526的稀释物中的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯化物浓度的比率可以小于待处理的水的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯化物浓度的比率(如果使用非选择性阴离子膜)，并且来自电渗析设备526的稀释物中的钙离子浓度与钠离子浓度的比率可以大于待处理的水的钙离子浓度与钠离子浓度的比率(如果使用单价选择性阳离子膜)。

来自电渗析设备526的稀释物的第一部分可以通过分配系统或导管530和分配系统或导管532被引导至用于农业用途的使用点534，例如灌溉水系统或灌溉水的保持系统。引导至用于农业用途的使用点534的来自电渗析设备526的稀释物的第一部分可以具有比原始待处理的水更低的单价离子诸如钠和氯的浓度比率和更高的二价离子诸如钙和镁的浓度。引导至用于农业用途的使用点534的来自电渗析设备526的稀释物的第一部分可以具有与原始待处理的水大体上相似的硼、硒(或二价硒酸盐或亚硒酸盐)和二氧化硅的浓度。在一些实施方案中，引导至用于农业用途的使用点534的来自电渗析设备526的稀释物的部分可以被进一步处理以降低硼的水平，例如使用离子交换系统555。与RO不同，由于浓缩物中的二氧化硅水平不增加，二氧化硅不限制通过系统的水回收率。

来自电渗析设备526的稀释物的第二部分可以任选地在进一步处理以进一步降低硼浓度之后通过分配系统或导管536被引导至纳滤设备538。引导至使用点534和引导至纳滤设备538的来自电渗析设备526的稀释物的相对量可以根据需要以在从约0％至约100％、从约10％至约90％、从约25％至约75％或从约40％至约60％的范围内的任何量选择。分流阀或其他形式的分流系统540可以用于根据需要改变引导至使用点534和引导至纳滤设备538的来自电渗析设备526的稀释物的量。分流阀或分流系统540可以通过控制器106操作。控制器106可以从一个或更多个传感器108C、108D、108E接收来自分配系统或导管532或542中的一个或更多个或者来自使用点534的水的一个或更多个参数的指示。水的一个或更多个参数可以包括，例如，盐度、电导率、pH、SAR值、TDS值或任何其他一个或更多个感兴趣的参数。控制器106可以基于来自一个或更多个传感器108C、108D、108E的水的一个或更多个参数的指示来调节分流阀或分流系统540，并且因此调节引导至使用点534和引导至纳滤设备538的来自电渗析设备526的稀释物的比率。控制器106还可以基于来自一个或更多个传感器108C、108D、108E的水的一个或更多个参数的指示来调节电渗析设备526的一个或更多个操作参数。电渗析设备526的一个或更多个操作参数可以包括例如电流、流量或任何其他一个或更多个操作参数。

来自电渗析设备526的浓缩物可以作为废物流通过分配系统或导管544被运送，该废物流可以被排放到排水管，被引导至一个或更多个辅助使用点546例如用于氯、碱、氯气、次氯酸根离子、盐酸或硫酸的电化学生产。可以是电化学发生系统或包括电化学发生系统的辅助使用点546中产生的酸可以用于通过例如导管517供应pH调节剂源516。在其他实施方案中，来自电渗析设备526的浓缩物可以满足用于成品油回收操作的水质标准，并且辅助使用点546可以包括石油钻井操作。来自电渗析设备526的浓缩物可以在用于辅助使用点546的成品油回收操作中之前例如通过在离子交换系统551中处理来软化，以降低二价阳离子的浓度。系统551可以可选择地或另外地包括pH调节系统，以将来自电渗析设备526的浓缩物的pH调节到适合用于成品油回收操作的pH。引导至一个或更多个辅助使用点546的浓缩物的量可以是在电渗析设备526中产生的浓缩物的量的约5％和约10％之间。引导至一个或更多个辅助使用点546的浓缩物可以具有与原始待处理的水相比升高的氯化钠浓度，以及与原始待处理的水大体上相似的硼、硒(或二价硒酸盐或亚硒酸盐)和二氧化硅的浓度。来自电渗析设备526的浓缩物中的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯离子浓度的比率可以小于待处理的水的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯离子浓度的比率。

电渗析设备526可以以非常高的水回收率(例如，在约20％和约60％或90％或更高之间)操作，因为单价离子可以以高浓度存在于通过分配系统或导管544递送的浓缩物中，而没有沉淀。

作为来自电渗析设备526的第一稀释物流的部分脱盐的水输出可以保留不可接受的高含量的单价盐和/或高含量的二价盐，例如用于一些用途的硫酸钙和/或硫酸镁。因此，第一稀释物流的至少一部分可以在纳滤设备538中被进一步处理。纳滤设备538可以是低压纳滤系统，例如，以在约1巴和约10巴之间、在约2巴和约4巴之间、小于约4巴或小于约3巴的跨膜压力操作的纳滤系统。纳滤设备538可以处理通过分配系统或导管536提供的水，以产生渗透物和渗余物。通过纳滤设备538的渗余物出口流与渗透物流的比率可以被控制，以便限制纳滤渗余物的溶解成分的结垢可能性。纳滤设备538可以从来自电渗析设备526的流入稀释物中去除大部分的，例如在约50％和约95％之间或高达约97％的剩余的单价离子，并且产生具有非常低浓度的单价离子污染物的渗透物流，例如小于约500mg/L(500ppm)或小于约200ppm的单价离子污染物。在其他实施方式中，纳滤设备538可以去除大体上所有二价离子和约10％-25％的单价离子，以产生大体上不具有二价离子且具有仅略微减少的单价体的渗透物流。纳滤设备538可以产生渗余物，该渗余物具有比来自电渗析设备526的稀释物中的二价阳离子的浓度更高的二价阳离子(诸如钙和镁)的浓度，以及比稀释物中的单价阳离子的浓度更低的单价阳离子(诸如钠)的浓度。纳滤设备538还可以从来自电渗析设备526的稀释物的部分中去除另外的不期望的组分，例如，从来自电渗析设备526的稀释物的部分中去除另外的10％至90％的硝酸盐。来自纳滤设备538的渗余物可以通过分配系统或导管542被引导至用于农业用途的使用点534，在那里该渗余物可以与来自电渗析设备526的稀释物的第一部分组合。在一些实施方案中，引导至用于农业用途的使用点534的来自纳滤设备538的渗余物和/或来自电渗析设备的稀释物可以被进一步处理以降低硼的水平，例如使用离子交换系统557和/或555。在其他情况下，电渗析进料或纳米过滤器进料可以通过添加氢氧化钠以升高的pH操作，使得溶解的硼被电离成硼酸盐，并且然后在电渗析步骤期间通过阴离子膜去除或在纳滤步骤期间去除。应注意的是，通过酸化和汽提的碳酸氢盐去除步骤的副优点得到了这样的电渗析设备和纳米过滤器设备的进料水，该进料水在升高的pH具有低的结垢可能性并且是无缓冲的，并且因此将需要相对成本效益的低量的苛性钠以将水的pH增加到足以去除硼的水平。

来自纳滤设备538的渗余物可以具有低于来自电渗析设备526的稀释物的SAR值并且低于来自纳滤设备538的渗透物的SAR值的SAR值。使用点534可以包括混合器(未示出)，该混合器被配置成将电渗析设备526中产生的稀释物与纳滤设备538中产生的任何渗余物掺混，并且产生具有介于稀释物的SAR值和渗余物的SAR值之间的SAR值的灌溉水。

在一些实施方案中，来自纳滤设备538的渗余物的一部分可以在控制器106的控制下经由分流阀或分流系统558和导管560被引导至用于生产硫酸的电化学发生系统556。电化学发生系统556可以包括水软化设备，该水软化设备在该系统中包括的电化学发生设备的入口的上游，用于在硫酸的电化学产生之前处理渗余物。电化学发生系统556中产生的硫酸可以用于供应pH调节剂源516。

来自纳滤设备538的渗透物的二价离子污染物和/或颗粒和/或微生物污染物可以是低含量的。来自纳滤设备538的渗透物可以适合于饮用用途，并且可以具有在可承认的标准，例如由WHO提供的标准中定义的特性。来自纳滤设备538的渗透物可以包括例如小于约500ppm的TDS水平、低量的二价离子、低量的金属和微量元素、低水平的硝酸盐例如小于约10ppm的硝酸盐、低水平的颗粒和/或胶体杂质或微生物杂质和/或低的有机物含量。来自纳滤设备538的渗透物的特性可以满足其中系统500被操作的管辖区内对饮用水的监管要求。来自纳滤设备538的渗透物可以通过分配系统或导管548被引导至使用点550，用作饮用水。在一些实施方案中，来自纳滤设备538的渗透物可以例如在后处理单元559中被进一步处理，以实现以下中的至少一种：升高的pH调节、降低的pH调节、添加氯气或添加次氯酸根离子。

在一些实施方案中，来自纳滤设备538的渗透物的一部分可以通过分配系统或导管554被引导，以用作电渗析设备526的浓缩物补充物和/或电极流。用作电渗析设备526的浓缩物补充物的来自纳滤设备538的渗透物的部分可以通过导管554被引导到电渗析设备526的浓缩物再循环回路528中。可以根据需要选择用作电渗析设备526的浓缩物补充物的来自纳滤设备538的渗透物的量或分数。用作电渗析设备526的浓缩物补充物的来自纳滤设备538的渗透物的量或分数可以基于例如来自纳滤设备538的渗透物的质量和对浓缩物补充物的需求来选择。来自纳滤设备538的渗透物的质量可以通过传感器108F测量，在多种实施方案中，传感器108F可以测量来自纳滤设备538的渗透物的pH、盐度、流量、离子物质、SAR值或任何其他期望的参数中的任何一个或更多个。用作电渗析设备526的浓缩物补充物的来自纳滤设备538的渗透物的量或分数还可以或可选择地基于例如来自电渗析设备526的稀释物的质量来选择。来自电渗析设备526的稀释物的质量可以通过传感器108C测量，在多种实施方案中，传感器108C可以测量来自电渗析设备526的稀释物的pH、盐度、流量、离子物质、SAR值或任何其他期望的参数中的任何一个或更多个。

阀或其他分流系统552可以提供用作电渗析设备526的浓缩物补充物的来自纳滤设备538的渗透物的量，以根据需要进行调节。阀或分流系统552可以通过控制器106响应于来自传感器108C、108D、108E、108F中的任何传感器或位于系统的多个部分的其他传感器的信息来操作。

电渗析设备526可以包括一个或更多个单价离子选择性膜，以选择性地促进一种或更多种单价阳离子物质或单价阴离子物质的转移。在其他实施方案中，在电渗析设备526中处理的水的单价离子可以是足够低含量的，使得在电渗析设备526中将不需要单价离子选择性膜。因此，电渗析设备526可以利用本领域已知的标准离子交换膜。这些标准离子交换膜可以不是单价离子选择性的。

在上文所描述的每个系统中，在约66％和约95％之间或更高的总水回收率可以是可能的，具有低加工成本和高能量效率，例如约2.0kwh或更低/m³纯化水的能量效率。在一些实施方案中，纯化至适合于农业用途或饮用用途的水平的水都将不需要被用于废水补充。相反，用于电渗析系统的浓缩物流或电极流的补充水可以由流入的进料补充。与不包括提供如所描述的补充水的系统相比，从这些下游源提供该补充水可以提高所公开的系统的总体电效率。

在上述系统中生产的饮用水的盐度可以是低的，并且大体上或完全不含颗粒、胶体、溶解的有机材料、病毒或微生物。在其中来自电渗析设备的硒水平满足用于灌溉的最低标准但超出对饮用性的要求的实施方式中，呈二价硒酸盐或亚硒酸盐的形式的这些硒将在纳滤步骤中被充分去除。在其中硒水平超出对灌溉的要求的实施方式中，电渗析设备可以并入非选择性阴离子膜，并且被操作成使得二价硒酸盐或亚硒酸盐在稀释物中被充分减少。在其中在用于灌溉的进料水中硒水平可接受，但在来自系统的流出物中硒的浓度将对野生动植物有害的实施方式中，电渗析系统可以并入单价选择性阴离子膜，以防止二价硒酸盐或亚硒酸盐进入浓缩隔室。饮用水可以具有在可承认的标准，例如由WHO提供的标准中定义的特性。所生产的纯化水的适合于农业用途的部分可以包含高水平的二价离子和矿物，但具有非常低浓度的杂质诸如氯化钠或氯化钾。所生产的纯化水的适合于农业用途的部分可以不需要通过软化膜进行加工。由于流入上文所描述的处理系统的仅小部分的总水可以通过水软化膜加工以产生饮用水，水软化膜单元的尺寸以及资本成本和操作成本相对于其中更大量的水将需要通过水软化膜单元加工的其他系统可以是低的。并且，在一些实施方案中，仅小部分的待处理的流入水将通过包括单价离子选择膜的电渗析单元进行加工，进一步提供减小的处理单元尺寸和降低的资本成本和操作成本。

在一些实施方案中，可以大体上避免或消除二价离子通过包括单价离子选择性膜的电渗析的运输。这可以导致减少的电渗析单元中结垢的积聚，并且可以减少由钙或硫酸盐通过典型的阳离子选择性离子交换膜或阴离子选择性离子交换膜运输引起的pH移位和高电压。

上文所描述的处理系统的实施方案的每一种可以部分地在总系统内使用，使得取决于进料水组成和对用于农业用途或饮用用途的水的需求，多种实施方案的组合可以用于定制的农业用水和饮用水生产量或质量。通过在各个实施方案中的一个中运行更多或更少的待处理的水，改变相对水回收率，或者基于待处理的水中的盐度变化进行调节，可以基于需求改变适合于饮用消耗或农业消耗的水的量。

如上文所提到的，在后处理操作中，辅助系统可以用于本发明的系统和技术中。例如，一个或更多个消毒系统诸如辐照(诸如通过UV处理)、氧化或以其他方式降低水中微生物活性的消毒系统可以被设置以进一步处理水。此外，还可以使用一个或更多个储存系统，如上文所讨论的。

因为本发明的一些实施方案可以选择性地去除单价物质，所以任何所得到的次级流或浓缩物流将不太容易结垢和积垢。与非选择性技术相比，该特征有利地允许本发明的一些分离实施方案以更高的水回收率操作，因为任何次级流的体积流率可以有效地降低，而不担心或不太担心不期望的沉淀。因此，涉及利用选择性地分离单价物质的系统和技术的本发明的一些实施方案与基于非选择性ED和蒸馏的分离设备相比可以以更高的回收率操作，并且与基于RO和NF的分离设备相比可以以甚至高得多的回收率操作。显著地，因为基于RO和NF的分离系统选择性地降低非单价物质的浓度，所以这些工艺不能有效地提供具有低SAR值的处理过的水。

本发明的选择性分离系统和技术的另外的优点涉及对作物生长具有很小的影响或没有影响的非电离物质的减少或去除。例如，二氧化硅在本发明的基于ED的系统或本发明的基于纳米过滤器的系统中通常不被优先地去除，从而避免当在RO和蒸馏设备中处理含二氧化硅的水时通常出现的次级流中的任何结垢或积垢问题。此外，因为本发明的一些实施方案的次级流通常具有降低的结垢趋势，所以本发明的分离系统和技术中的回收率可以大于基于RO和蒸馏的系统的回收率。

纳滤系统的另外的优点在于来自纳米过滤器的水渗余物可以适用于灌溉水。因此，在其中灌溉需求相当大的情况下，来自电渗析系统的稀释物的全部或相当大的部分可以被送到纳米过滤器，并且纳米过滤器以低的水回收率操作。以相对低的水回收率操作纳米过滤器的结果在于渗余物流增加，并且渗余物的浓度降低，并且因此不太易于结垢或积垢或者在高渗透压损失下操作。维持总用水量，因为来自纳米过滤器的渗余物的全部流出物可以是极好的低SAR灌溉用水的源。

本发明的系统的控制器106可以使用一个或更多个计算机系统来实现。控制系统可以是例如通用计算机，诸如基于Intel

型处理器、Motorola

处理器、Sun

处理器、Hewlett-Packard

处理器或任何其他类型的处理器或其组合的通用计算机。计算机系统可以使用专门编程的、专用硬件，例如意图用于水处理系统的专用集成电路(ASIC)或控制器来实现。

计算机系统可以包括通常连接至一个或更多个存储设备的一个或更多个处理器，该一个或更多个存储设备可以包括，例如，磁盘驱动存储器、闪存设备、RAM存储设备或用于存储数据的其他设备中的任一种或更多种。存储部件或子系统通常被用于存储在系统100和/或计算机系统的操作期间的程序和数据。例如，存储部件可以被用于存储与一段时间内的参数有关的历史数据以及操作数据。包括实施本发明的实施方案的编程代码的软件可以被存储在计算机可读的和/或可写的非易失性记录介质上，并且然后通常被拷贝至存储子系统，其中该软件可以在之后通过一个或更多个处理器来执行。这样的编程代码可以以多种编程语言中的任何一种来编写，例如Java、Visual Basic、C、C#或C++、Fortran、Pascal、Eiffel、Basic或其多种组合中的任何组合。

计算机系统的部件可以通过互联机构来联接，该互联机构可以包括提供在被集成在相同设备内的部件之间的通信的一个或更多个总线和/或提供在停留在单独的分立设备上的部件之间的通信或交互的网络。互联机构通常使通信(包括但不限于数据和指令)在系统的部件之间交换成为可能。

计算机系统还可以包括一个或更多个输入设备例如键盘、鼠标、跟踪球、麦克风、触摸屏和一个或更多个输出设备例如打印设备、显示屏或扬声器。此外，计算机系统可以包含一个或更多个界面，该界面能够将计算机系统连接至除了可以通过系统的部件中的一个或更多个形成的网络之外或作为其替代方案的通信网络。

根据本发明的一种或更多种实施方案，一个或更多个输入设备可以包括用于测量参数的传感器。可选择地，传感器、计量阀和/或泵或这些部件的全部可以被连接至可操作地联接至计算机系统的通信网络。例如，一个或更多个传感器108(或108A-108F)可以被配置为直接地连接至控制器106的输入设备，计量阀、泵和/或本文公开的多种实施方案的部件可以被配置为连接至控制器106的输出设备。这样的子部件或子系统的任何一个或更多个可以被联接至另一个计算机系统或部件，以便经通信网络与计算机系统通信。这样的配置允许一个传感器位于距另一个传感器显著的距离处，或允许任何传感器位于距任何子系统和/或控制器显著的距离处，同时仍然在它们之间提供数据。

控制器可以包括一个或更多个计算机存储介质诸如可读的和/或可写的非易失性记录介质，其中可以储存定义通过一个或更多个处理器执行的程序的信号。该介质可以例如是磁盘存储器或闪速存储器。在典型的操作中，处理器可以使数据诸如实施本发明的一种或更多种实施方案的代码从存储介质读取到存储器中，该存储器允许通过一个或更多个处理器比通过介质更快地访问信息。存储器通常是易失性随机存取存储器，诸如动态随机存取存储器(DRAM)或静态存储器(SRAM)或有利于将信息传递到一个或更多个处理器或将信息从一个或更多个处理器传递的其他合适的设备。

尽管控制系统通过实例的方式被描述为可以在其上实践本发明的多个方面的一种类型的计算机系统，但应当理解的是，本发明不限于在软件中或在如示例性地示出的计算机系统上实施。事实上，胜于在例如通用计算机系统上实施的，控制器或部件或其分段可以可选择地作为专用系统或作为专用可编程的逻辑控制器(PLC)或在分布式控制系统中实施。此外，应当理解的是，本发明的一个或更多个特征或方面可以在软件、硬件或固件或其任何组合中实施。例如，通过控制器106可执行的算法的一个或更多个节段可以在单独的计算机中进行，该单独的计算机继而可以通过一个或更多个网络通信。

预示的实例——加利福尼亚Tranquility水区

Tranquility水区对饮用水和灌溉水两者具有需求，能够满足其对两种类型的水的需求的淡水供应不足。然而，存在浅层廉价的充足且可持续的供应来获得地下水，但该地下水是盐水并且在没有去除杂质的情况下不可用于灌溉水或饮用水。目前，这种浅层地下水是一种公害，因为随着地下水位通过由诸如来自深井的其他可选择的且昂贵的或不可持续的淡水源进行灌溉而升高，地下水位可以上升到达作物的根部区域，并且减少作物产量，尽管使用了昂贵的可选择的纯水源。本发明的实施方案可以通过廉价地处理非常高的量的这种浅层地下水来解决这些问题，以可持续地提供高质量的灌溉水和饮用水两者，同时减少升高的地下水位的影响，并且提供对野生动植物相对无毒且易于管理的少量的处理水。

参考图4的实施方案，此处描述的系统设计将用于计算以总体90％水回收率的预期的污染物浓度，并且其中电渗析系统被控制在电渗析稀释物中的70％TDS去除、浓缩物中的90％回收率，包含使用商业上可获得的选择性的单价选择性阴离子膜和单价选择性阳离子膜，并且对电渗析系统的预处理由以下组成：筛网型预过滤，随后使用盐酸酸化至pH4.5，以及空气汽提以去除进入的碳酸氢根离子和任何铁、锰或硫化物，并且将pH增加至pH5.5。电渗析浓缩物的浓缩物补充物取自预处理过的流入物，并且存在围绕浓缩物隔室的内部再循环。

来自Tranquility的浅层盐水源的水分析总结如下：

TDS：3941ppm；温度68F；进料pH 6.5；钙240ppm作为离子、镁28ppm作为离子、钠1080ppm作为离子、钾12ppm作为离子、硫酸盐1480ppm作为离子、碳酸氢盐(汽提塔后)25ppm作为离子、氯化物(酸化后)1076ppm作为离子。(SAR为17.6)

计算出的来自电渗析设备的稀释物如下：

TDS：1209ppm；钙209ppm作为离子、镁25ppm作为离子、钠140ppm作为离子、钾2ppm作为离子、硫酸盐617ppm作为离子、碳酸氢盐7ppm作为离子、氯化物209ppm作为离子。(SAR为1.7)—这种水也被部分地送到纳滤设备。

计算出的来自电渗析设备的浓缩物流出物如下：

TDS 27660ppm；钙520ppm作为离子、镁16ppm作为离子、钠9443ppm作为离子、钾100ppm作为离子、硫酸盐8630ppm作为离子、碳酸氢盐186ppm作为离子、氯化物8795作为离子。(SAR为111)。

如可以看出的，这种稀释水对于用作灌溉水是理想的，具有1.7的SAR以及低的碱度和pH以帮助降低土壤碱性。可能的是，该区在这样的情况下将希望仅去除50％或60％的TDS，并且将系统操作和控制到稍微高的但仍可接受的SAR值，以利用仍更小的电渗析系统或节省仍更多的能量，或者捕获甚至更多的用于农业的二价体。浓缩物体积小，并且具有低的结垢可能性(0.35的饱和指数)，其中仅10％的流入水被送到排水管或者用于另外的高浓度用途，并且主要是钠作为阳离子被潜在地用作制备盐酸/硫酸、苛性钠或氯的进料。浓缩物中的硒和硼与例如将从反渗透渗余物预期的硒和硼相比将也是相对低含量的，并且因此更安全地可处理。

使用“松散”的纳米过滤器，电渗析稀释物的一部分然后用于生产饮用水。松散的纳米过滤器将通常截留97.5％的二价体和10％的单价体。从作为进料的稀释物和这样的截留物计算，来自纳米过滤器的渗透物将具有333的计算出的TDS，完全在可接受的饮用性范围内。如果对于饮用用途需要甚至更低的TDS值，那么可以使用稍微“更紧密”的纳米过滤器，以截留单价体例如高达20％或40％或更高。由于在纳米过滤器中，二价体被选择性地截留，所以纳米过滤器渗余物的SAR将具有甚至低于流入物的1.7SAR的SAR，并且因此允许渗余物本身或与电渗析设备的稀释物组合时完全适用于灌溉水。从纳米过滤器设备的回收率可以严格地通过安全系数确定，以降低渗余物中的沉淀可能性，而不考虑内部水回收的量。这是由于意识到渗余物可以完全用于灌溉，并且因此没有渗余物被浪费。

电渗析系统的总DC耗电是非常低的，为3.653kWh/kgal稀释物，因为仅70％的TDS需要被去除的事实。泵送能量也是相当廉价的，因为井是浅的，电渗析系统通常是低压设备，并且纳米过滤器也在低压操作。此外，由于70％的TDS在进入纳米过滤器设备之前被去除，所以纳米过滤器中的渗透压损失是低的。

尽管示例性地示出的多种实施方案已经被描述为使用传感器，但是应当理解的是，本发明不限于此。本发明预期对现有设施进行修改，以改进一个或更多个系统、子系统或部件，并且实现本发明的技术。因此，例如，根据本文示例性地讨论的任何一种或更多种实施方案，现有设施，特别是农业设施或作物生长设施，可以被修改为包括被配置为提供灌溉水、饮用水或两者的一个或更多个系统。可选择地，现有系统和/或其部件或子系统可以被修改以进行本发明的任何一个或更多个行动。

此外，还应当理解，本发明涉及本文所描述的每个特征、系统、子系统或技术和本文所描述的两个或更多个特征、系统、子系统或技术的任何组合以及两个或更多个特征、系统、子系统和/或方法的任何组合，如果这类特征、系统、子系统和技术不相互矛盾，则被认为在如权利要求中所体现的本发明的范围内。

在权利要求中修饰权利要求要素的序数术语诸如“第一”、“第二”、“第三”及类似术语的使用，本身并不暗示一个权利要求要素相对于另一个的任何优先、在先或顺序或者其中方法的行动被进行的时间顺序，而是仅仅用作标记以区分具有某个名称的一个权利要求要素与具有相同名称(但为了使用序数术语)的另一个要素以区分权利要求要素。

本领域的技术人员应当理解，本文所描述的参数和配置是示例性的，并且实际的参数和/或配置将取决于其中使用本发明的系统和技术的具体应用。仅仅使用常规实验，本领域的技术人员还应认识到或能够确定，本发明的具体实施方案的等效物。因此，应当理解，本文所描述的实施方案仅通过实例的方式被呈现并且在随附的权利要求及其等效物的范围内；本发明可以除如具体描述的之外进行实践。

如本文中所使用的，术语“多个(plurality)”指的是两个或更多个项目或部件。术语“包括(comprising)”、“包括(including)”、“携带(carrying)”、“具有(having)”、“包含(containing)”和“涉及(involving)”无论在书面描述还是权利要求及类似物中，是开放式术语，即意指“包括但不限于”。因此，这样的术语的使用意指包括在其后列出的项目和其等效物，以及另外的项目。关于权利要求，仅过渡词组“由......组成”和“基本上由......组成”分别是封闭的或半封闭的过渡词组。此外，关于水，特别是处理过的水，术语“适于饮用的”的使用不限制本发明主题的范围，并且可以指的是适合于牲畜使用，包括消耗的水。

Claims (49)

1.一种用于从盐水生产饮用水和灌溉用水的水处理系统，所述水处理系统包括：

电渗析设备，所述电渗析设备包括一个或更多个单价选择性膜，并且具有可流体地连接至待处理的水源的入口、稀释物出口和浓缩物出口，所述待处理的水源具有在500mg/L和10,000mg/L之间的溶解盐的浓度；

低压纳滤设备，所述低压纳滤设备被定位在所述电渗析设备的下游，并且具有可流体地连接至所述电渗析设备的所述稀释物出口的入口、渗透物出口和渗余物出口，其中所述低压纳滤设备以在1巴和15巴之间的跨膜压力操作；

灌溉分配系统，所述灌溉分配系统可流体地连接至所述低压纳滤设备的所述渗余物出口并且与所述电渗析设备的所述稀释物出口可流体地连接；

控制器，所述控制器被配置成用分流系统改变或调整从所述电渗析设备引导至与灌溉用途的使用点可连接的所述灌溉分配系统的稀释物的量和从所述电渗析设备引导至所述低压纳滤设备的稀释物的量，

其中所述电渗析设备被配置成产生稀释物，所述稀释物具有比待处理的水中更高的包括镁和钙的二价阳离子与包括钠的单价阳离子的比率以及更低的离子总浓度；并且

其中所述低压纳滤设备被配置成产生渗余物，所述渗余物具有比所述稀释物中的所述二价阳离子的浓度更高的所述二价阳离子的浓度和比所述稀释物中的所述单价阳离子的浓度更低的所述单价阳离子的浓度。

2.如权利要求1所述的水处理系统，其中所述电渗析设备的稀释物和所述低压纳滤设备的渗透物中的一种或两种被后处理以去除过量的硼。

3.如权利要求1所述的水处理系统，还包括预过滤系统，所述预过滤系统在所述待处理的水源和所述电渗析设备的所述入口之间流体连通。

4.如权利要求3所述的水处理系统，其中所述预过滤系统包括微过滤器、沉降器、筛滤器、微砂过滤器和粗颗粒过滤器中的至少一个。

5.如权利要求3所述的水处理系统，其中所述预过滤系统之前是pH调节系统和空气汽提系统。

6.如权利要求1所述的水处理系统，还包括导管，所述导管将所述低压纳滤设备的所述渗透物出口流体地连接至所述电渗析设备的浓缩隔室的入口或电极流隔室的入口中的至少一个。

7.如权利要求1所述的水处理系统，其中所述电渗析设备的所述浓缩物出口可流体地连接至电化学发生系统的入口，用于生产氯气、次氯酸根离子、氢氧化钠、硫酸或盐酸中的一种或更多种。

8.如权利要求7所述的水处理系统，其中所述电化学发生系统可流体地连接至pH调节剂源，所述pH调节剂源被配置成将pH调节剂引入到待处理的水中。

9.如权利要求7或8中的一项所述的水处理系统，还包括在所述电化学发生系统的所述入口的上游的水软化设备。

10.如权利要求1所述的水处理系统，还包括用于处理所述低压纳滤设备的渗透物以实现升高的pH调节、降低的pH调节、添加氯气或添加次氯酸根离子中的至少一种的系统。

11.如权利要求1所述的水处理系统，其中所述电渗析设备还包括一个或更多个单价阳离子选择性膜。

12.如权利要求11所述的水处理系统，其中所述一个或更多个单价阳离子选择性膜具有至少2的钠相对于钙的选择性系数。

13.如权利要求1、11或12所述的水处理系统，其中所述电渗析设备还包括一个或更多个单价阴离子选择性膜。

14.如权利要求13所述的水处理系统，其中所述一个或更多个单价阴离子选择性膜具有至少2的氯化物相对于硫酸盐的选择性系数。

15.如权利要求1所述的水处理系统，其中所述电渗析设备被配置成产生具有小于10的钠吸收率SAR值的稀释物。

16.如权利要求15所述的水处理系统，其中所述电渗析设备被配置成产生具有小于5的SAR值的稀释物。

17.如权利要求15所述的水处理系统，其中所述低压纳滤设备被配置成产生SAR值小于所述稀释物的SAR值的渗余物。

18.如权利要求15所述的水处理系统，其中所述低压纳滤设备被配置成产生渗余物和渗透物，所述渗余物具有的SAR值小于所述渗透物的SAR值。

19.如权利要求1所述的水处理系统，还包括控制器，所述控制器被配置成使用所述分流系统以所述电渗析设备中产生的稀释物的量的从0％至100％的任何量调节从所述电渗析设备引导至所述灌溉分配系统的所述稀释物的量和从所述电渗析设备引导至所述低压纳滤设备的所述稀释物的量。

20.如权利要求19所述的水处理系统，其中所述控制器被配置成取决于对于灌溉水和饮用水的相对需求来调节引导至所述灌溉分配系统的所述稀释物的量和引导至所述低压纳滤设备的所述稀释物的量。

21.如权利要求1所述的水处理系统，还包括混合器，所述混合器被配置成将所述电渗析设备中产生的稀释物与所述低压纳滤设备中产生的任何渗余物掺混，并且产生具有介于所述稀释物的SAR值和所述渗余物的SAR值之间的SAR值的灌溉水。

22.如权利要求1所述的水处理系统，还包括与所述控制器通信的传感器，所述传感器被配置成向所述控制器提供来自所述电渗析设备的稀释物和来自所述低压纳滤设备的渗余物中的一种的一个或更多个参数的指示，所述控制器被配置成响应于所述一个或更多个参数的指示来调节所述分流系统。

23.如权利要求1所述的水处理系统，还包括与控制器通信的传感器，所述传感器被配置成向所述控制器提供来自所述电渗析设备的稀释物和来自所述低压纳滤设备的渗余物中的一种的一个或更多个参数的指示，所述控制器被配置成响应于所述一个或更多个参数的指示来调节所述电渗析设备的一个或更多个操作参数。

24.一种处理盐水以产生饮用水和灌溉水的方法，所述方法包括：

将具有在500mg/L和10,000mg/L之间的溶解盐的浓度的待处理的水引导至包括一个或更多个单价阳离子选择性膜的电渗析设备的入口；

在所述电渗析设备中处理所述待处理的水以产生稀释物；

确定引导至灌溉分配系统的所述稀释物的量和引导至低压纳滤设备的入口的所述稀释物的量，其中所述低压纳滤设备以在1巴和15巴之间的跨膜压力操作；

在所述低压纳滤设备中处理引导至所述低压纳滤设备的所述入口的任何稀释物，以产生渗透物和渗余物；

将适合于用作饮用水的渗透物从所述低压纳滤设备的渗透物出口引导至饮用水使用点；以及

在所述灌溉分配系统处将任何渗余物与引导至所述灌溉分配系统的任何稀释物组合，

其中来自所述电渗析设备的稀释物中的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯化物浓度的比率小于所述待处理的水的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯化物浓度的比率，并且来自所述电渗析设备的稀释物中的钙离子浓度与钠离子浓度的比率大于所述待处理的水的钙离子浓度与钠离子浓度的比率。

25.如权利要求24所述的方法，还包括将所述低压纳滤设备中产生的任何渗透物的至少一部分引导至所述电渗析设备的浓缩隔室。

26.如权利要求24所述的方法，其中在所述电渗析设备中产生所述稀释物包括产生具有小于10的SAR值的处理过的水。

27.如权利要求26所述的方法，其中在所述电渗析设备中产生所述稀释物包括产生具有小于5的SAR值的处理过的水。

28.如权利要求24所述的方法，其中在所述低压纳滤设备中产生所述渗余物包括产生SAR值小于所述稀释物的SAR值的处理过的水。

29.如权利要求24所述的方法，还包括将所述稀释物的至少一部分引导至所述灌溉分配系统。

30.如权利要求29所述的方法，其中将任何渗余物与引导至所述灌溉分配系统的任何稀释物组合包括产生具有介于所述稀释物的SAR值和所述渗余物的SAR值之间的SAR值的灌溉水。

31.如权利要求28所述的方法，其中将任何渗余物与引导至所述灌溉分配系统的任何稀释物组合包括产生具有小于8的SAR值和大于750ppm的总溶解固体水平的灌溉水。

32.如权利要求24所述的方法，还包括基于来自所述电渗析设备的所述稀释物的一个或更多个参数和来自所述低压纳滤设备的渗余物的流量中的一个来调节从所述电渗析设备引导至所述灌溉分配系统的稀释物的量和从电渗析设备引导至所述低压纳滤设备的所述稀释物的量。

33.如权利要求24所述的方法，还包括基于来自所述电渗析设备的所述稀释物和来自所述低压纳滤设备的任何渗余物中的一种的一个或更多个参数来调节所述电渗析设备的一个或更多个操作参数。

34.如权利要求24所述的方法，还包括在将所述待处理的水引导至所述电渗析设备的所述入口之前预过滤所述待处理的水。

35.如权利要求24所述的方法，其中所述待处理的水的pH在引入到所述电渗析设备中之前被降低，使得所述待处理的水中碳酸氢根离子的浓度降低。

36.如权利要求35所述的方法，其中所述pH使用受控量的盐酸或硫酸中的一种来降低。

37.如权利要求36所述的方法，其中添加至所述待处理的水的盐酸或硫酸的量基于所述待处理的水的pH与所述电渗析设备的浓缩物水回收率或所述电渗析设备的稀释物的SAR值中的任一种之间的关系来确定。

38.如权利要求35所述的方法，其中降低的pH水平的待处理的水在将所述待处理的水引入到所述电渗析设备中之前在空气汽提设备中被处理以去除溶解的或气态的二氧化碳的一部分。

39.如权利要求24所述的方法，其中在将所述待处理的水引入到所述电渗析设备中之前，所述待处理的水经受充气和随后的过滤，使得铁、锰、砷或硫的元素或化合物中的一种或更多种的一部分的浓度降低。

40.如权利要求24所述的方法，其中通过所述低压纳滤设备的渗余物出口流与渗透物流的比率被控制，以便限制纳滤渗余物的溶解成分的结垢可能性。

41.如权利要求24所述的方法，其中来自纳滤渗透物流或电渗析稀释物出口流中的一种或更多种的流出物被进一步处理以降低硼化合物的溶解浓度。

42.如权利要求24所述的方法，其中包括所述低压纳滤设备和所述电渗析设备的系统被控制和操作，使得来自所述低压纳滤设备的渗透物满足用于适于饮用的饮用水的水质标准。

43.如权利要求24所述的方法，其中所述待处理的水中的溶解的硼化合物或二氧化硅化合物中的一种或两种的浓度在所述电渗析设备的浓缩流和稀释流以及所述低压纳滤设备的渗余物和渗透物中的一种或更多种中保持相同。

44.如权利要求24所述的方法，其中包括所述低压纳滤设备和所述电渗析设备的系统被控制和操作，使得来自所述低压纳滤设备的渗余物、来自所述电渗析设备的稀释物或两者的组合满足用于农业用水的水质要求。

45.如权利要求24所述的方法，其中包括所述低压纳滤设备和所述电渗析设备的系统被控制和操作，使得来自所述电渗析设备的浓缩物满足用于成品油回收操作的水质标准。

46.如权利要求45所述的方法，其中所述浓缩物在用于成品油回收操作之前用降低二价阳离子的浓度的离子交换软化或pH调节中的一种来处理。

47.如权利要求45所述的方法，其中来自所述电渗析设备的所述浓缩物中的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯离子浓度的比率小于所述待处理的水的二价硒酸根离子或亚硒酸根离子浓度与氯离子浓度的比率。

48.如权利要求24所述的方法，还包括去除存在于所述电渗析设备的所述待处理的水中的亚硝酸盐的至少50％。

49.如权利要求48所述的方法，还包括在所述低压纳滤设备中去除存在于所述电渗析设备的稀释物中的硝酸盐的至少50％，所述电渗析设备的稀释物被引导至所述低压纳滤设备。

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