EA017151B1 - Method and system for irrigation - Google Patents
Method and system for irrigation Download PDFInfo
- Publication number
- EA017151B1 EA017151B1 EA200970004A EA200970004A EA017151B1 EA 017151 B1 EA017151 B1 EA 017151B1 EA 200970004 A EA200970004 A EA 200970004A EA 200970004 A EA200970004 A EA 200970004A EA 017151 B1 EA017151 B1 EA 017151B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- water
- irrigation
- separation unit
- particles
- irrigation water
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
- C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/05—Conductivity or salinity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/22—Improving land use; Improving water use or availability; Controlling erosion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
- Hydroponics (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Description
Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications
Настоящая заявка согласно статье 35 Свода законов США (И.8.С.), § 119(е) утверждает приоритет предварительной заявки США с серийным номером 60/805512, озаглавленной Электродиализ для опреснения морской воды и солоноватой воды для сельскохозяйственного употребления, поданной 22 июня 2006 г., и предварительной заявки США с серийным номером 60/804,610, озаглавленной Электродиализ и фильтрация для получения сельскохозяйственной воды, поданной 13 июня 2006 г., которые приведены здесь для сведения.This application, under Section 35 of the U.S. Code of Law (I.8.S.), § 119 (e), prioritizes US provisional application Serial No. 60/805512 entitled Electrodialysis for Desalination of Seawater and Brackish Water for Agricultural Use, filed June 22. 2006, and US provisional application Serial No. 60 / 804,610, entitled Electrodialysis and Filtration for Agricultural Water, filed June 13, 2006, which are incorporated herein by reference.
Уровень техники Область техники, к которой относится изобретениеBACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention
Настоящее изобретение относится к системам и способам приготовления воды для орошения сельскохозяйственных культур, а также питьевой воды и, более конкретно, к системам и способам приготовления ирригационной воды и/или питьевой воды из воды, имеющей неприемлемое содержание растворенных твердых веществ.The present invention relates to systems and methods for preparing water for irrigation of crops, as well as drinking water, and more particularly, to systems and methods for preparing irrigation water and / or drinking water from water having an unacceptable dissolved solids content.
Обсуждение предшествующего уровня техникиDiscussion of the prior art
Опреснение, или обессоливание, обозначает процесс обработки воды, который удаляет соль, например, из воды. В некоторых случаях источник воды является солоноватой или морской водой, и способы опреснения таковых составляют по меньшей мере часть коммунальных технических требований для пригодной для питья питьевой воды. Способы опреснения типично включают таковые, основанные на перегонке, а также методах обратного осмоса. Обессоленная вода также может потребляться в областях коммерческого и промышленного применения, например в качестве воды для обеспечения производственных процессов, воды для снабжения водонагревательных устройств и воды для орошения. Конкретные примеры промышленных отраслей, которые могут использовать обессоленную воду, включают фармацевтическую, горную, целлюлозно-бумажную промышленность и сельское хозяйство.Desalination, or desalination, refers to a water treatment process that removes salt, for example, from water. In some cases, the water source is brackish or seawater, and desalination methods comprise at least part of the utility specifications for potable drinking water. Desalination methods typically include those based on distillation as well as reverse osmosis methods. Desalted water can also be consumed in commercial and industrial applications, for example, as water for industrial processes, water for supplying water heating devices and irrigation water. Specific examples of industries that can use demineralized water include pharmaceutical, mining, pulp and paper, and agriculture.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Некоторые аспекты изобретения представляют один или более вариантов осуществления, включающих способ, включающий введение обрабатываемой воды в установку электрической сепарации, для приготовления ирригационной воды, имеющей значение степени адсорбции натрия относительно кальция и магния (8ЛК или Ι<Να) менее чем около 20. Значение 8ЛК может быть определено согласно формуле тытга’ где [Να] представляет концентрацию частиц натрия в мол./м3 в ирригационной воде, [Са] - концентрацию частиц кальция-, в мол./м3 в ирригационной воде и [Мд] - концентрацию частиц магния в мол./м3 в ирригационной воде.Some aspects of the invention represent one or more embodiments, including a method comprising introducing treated water into an electrical separation unit, for preparing irrigation water having a degree of sodium adsorption relative to calcium and magnesium (8LK or Ι <Να) of less than about 20. The value of 8LK can be determined according to the formula tytga 'where [Να] represents the concentration of sodium in the particulate mol / m 3 in the irrigation water, [Ca] -. kaltsiya- particle concentration in mol / m 3 in the irrigation water and [Mg] -. conc tion of magnesium particles in mol. / m 3 in the irrigation water.
Прочие аспекты изобретения представляют один или более вариантов осуществления, включающих систему орошения, включающую установку электрической сепарации, находящуюся в жидкостной коммуникации с источником обрабатываемой воды, и систему распределения ирригационной воды, находящуюся в жидкостной коммуникации с установкой электрической сепарации.Other aspects of the invention represent one or more embodiments comprising an irrigation system comprising an electrical separation unit in fluid communication with a source of treated water and an irrigation water distribution system in fluid communication with an electrical separation unit.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Сопроводительные чертежи не предполагают изображения в масштабе. В чертежах каждый идентичный или почти идентичный компонент, который иллюстрирован в различных фигурах, представлен сходным кодовым номером. Для ясности не каждый компонент может быть обозначен номером в каждом чертеже.The accompanying drawings are not intended to scale. In the drawings, each identical or nearly identical component, which is illustrated in various figures, is represented by a similar code number. For clarity, not every component can be indicated by a number in each drawing.
Фиг. 1 представляет собой схематическую иллюстрацию системы в соответствии с одним или более признаками изобретения;FIG. 1 is a schematic illustration of a system in accordance with one or more features of the invention;
фиг. 2 - схематическую иллюстрацию ирригационной системы в соответствии с дальнейшими признаками изобретения;FIG. 2 is a schematic illustration of an irrigation system in accordance with further features of the invention;
фиг. 3 - еще одну схематическую иллюстрацию, показывающую еще одну систему в соответствии с еще дальнейшими признаками изобретения;FIG. 3 is another schematic illustration showing another system in accordance with still further features of the invention;
фиг. 4 - график, изображающий показательные диапазоны приемлемых уровней характеристик воды в соответствии с некоторыми аспектами изобретения;FIG. 4 is a graph depicting representative ranges of acceptable levels of water performance in accordance with some aspects of the invention;
фиг. 5 - график, показывающий прогнозированное значение степени адсорбции натрия относительно кальция и магния в воде, опресненной с помощью электродиализа, относительно общего уровня растворенных твердых веществ при использовании селективной мембраны для одновалентных катионов при разнообразных уровнях селективности в соответствии с некоторыми признаками изобретения;FIG. 5 is a graph showing the predicted degree of sodium adsorption relative to calcium and magnesium in water desalinated by electrodialysis, relative to the total level of dissolved solids using a selective membrane for monovalent cations at various levels of selectivity in accordance with some features of the invention;
фиг. 6 - график, показывающий аспекты постадийной обработки согласно изобретению для получения обработанной воды, имеющей одну или более желательных характеристик;FIG. 6 is a graph showing aspects of a stepwise treatment according to the invention for producing treated water having one or more desired characteristics;
фиг. 7 - график, показывающий влияние селективности мембраны на общее содержание растворенных твердых веществ в водном продукте, обработанном в установке в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения; и фиг. 8А и 8В - графики, представляющие сравнительную иллюстрацию некоторых характеристикFIG. 7 is a graph showing the effect of membrane selectivity on the total dissolved solids in an aqueous product processed in a plant in accordance with some embodiments of the invention; and FIG. 8A and 8B are graphs showing a comparative illustration of certain characteristics.
- 1 017151 обработанной воды, полученной с помощью систем и способов согласно изобретению, относительно других неселективных процессов.- 1 017151 treated water obtained using the systems and methods according to the invention, relative to other non-selective processes.
Подробное описаниеDetailed description
Настоящее изобретение не ограничивается в своем применении подробностями конструкции и компоновки компонентов, изложенных в нижеследующем описании или иллюстрированных в чертежах. Изобретение допускает варианты осуществления и реализацию или проведение разнообразными путями сверх таковых, представленных здесь примерами.The present invention is not limited in its application to the details of the construction and layout of the components set forth in the following description or illustrated in the drawings. The invention allows for embodiments and implementation or implementation in a variety of ways beyond those presented by the examples herein.
Один или более аспектов изобретения может включать системы и способы приготовления воды, пригодной для сельскохозяйственных предприятий. Другие аспекты изобретения могут давать воду, питьевую воду или воду, пригодную для применения или потребления человеком, а также для домашнего скота и домашней птицы. Некоторые системы и способы согласно изобретению могут преобразовывать или иным образом делать непитьевую воду пригодной для сельскохозяйственных нужд, потребления домашним скотом, домашней птицей и/или человеком. Еще дальнейшие аспекты изобретения могут включать системы и способы, которые предпочтительно или селективно удаляют некоторые частицы по сравнению с прочими частицами из обрабатываемой жидкости для получения продукта, имеющего одну или более желательных характеристик. В отличие от неселективных способов некоторые аспекты изобретения, касающиеся селективного удаления, могут быть более экономичными благодаря исключению или сокращению дополнительных процессов последующей обработки, таких как смешение. Таким образом, системы и способы согласно изобретению экономично обеспечивают получение обработанной воды, которая является более пригодной для предполагаемого употребления.One or more aspects of the invention may include systems and methods for preparing water suitable for agricultural enterprises. Other aspects of the invention may provide water, drinking water, or water suitable for human use or consumption, as well as livestock and poultry. Some systems and methods according to the invention can convert or otherwise make non-potable water suitable for agricultural use, consumption by livestock, poultry and / or humans. Still further aspects of the invention may include systems and methods that preferably or selectively remove certain particles compared to other particles from the liquid being treated to produce a product having one or more desired characteristics. Unlike non-selective methods, some aspects of the invention regarding selective removal may be more economical by eliminating or reducing additional post-processing processes, such as mixing. Thus, the systems and methods according to the invention economically provide treated water, which is more suitable for the intended use.
В некоторых вариантах осуществления изобретения некоторые типы частиц остаются в обработанном потоке, в то время как другие типы частиц предпочтительно удаляются. Полученная в виде продукта жидкость может быть использована в разнообразных вариантах применения и/или иным образом удовлетворять одному или более техническим требованиям. Прочие аспекты изобретения могут включать системы и способы, которые дают воду, имеющую одно или более свойств или характеристик, точно приспособленных для удовлетворения требований конкретного назначения. Некоторые варианты осуществления изобретения тем самым могут включать системы и способы, которые дают один или более потоков или объемов воды, которые имеют один или более характерных признаков, которые были отрегулированы на основе одного или более параметров пункта применения или предприятия, в которых используется поток или объем.In some embodiments, some types of particles remain in the treated stream, while other types of particles are preferably removed. The liquid obtained in the form of a product can be used in various applications and / or otherwise satisfy one or more technical requirements. Other aspects of the invention may include systems and methods that produce water having one or more properties or characteristics well adapted to meet the requirements of a particular purpose. Some embodiments of the invention may thus include systems and methods that produce one or more streams or volumes of water that have one or more characteristic features that have been adjusted based on one or more parameters of the point of application or facility that uses the stream or volume .
Еще дальнейшие аспекты изобретения могут включать системы и способы, которые экономично обеспечивают получение воды для сельскохозяйственных, промышленных, коммерческих нужд и обслуживания по месту жительства. Далее некоторые конкретные аспекты изобретения могут включать приготовление воды для обеспечения множества технических требований или уровней чистоты или качества. Так, в некоторых вариантах осуществления системы и способы согласно изобретению могут представлять один или более потоков или объемов воды в предприятие широкомасштабного назначения. В особенности преимущественные аспекты изобретения могут включать приготовление множества потоков или объемов воды, каждый из которых может иметь различающиеся уровни качества воды, от источника воды, имеющего высокое содержание твердых веществ, для множества пунктов применения, каждый из которых может предъявлять различающиеся требования. Такие аспекты изобретения могут представлять системы и способы, которые, например, обрабатывают непитьевую воду для преобразования ее в питьевую и/или пригодную для орошения, для потребления домашним скотом и/или домашней птицей, и для потребления или применения человеком.Still further aspects of the invention may include systems and methods that economically provide water for agricultural, industrial, commercial, and community services. Further, certain specific aspects of the invention may include the preparation of water to provide a variety of technical requirements or levels of purity or quality. Thus, in some embodiments, the systems and methods of the invention may represent one or more streams or volumes of water in a large-scale enterprise. Particularly advantageous aspects of the invention may include preparing a plurality of streams or volumes of water, each of which may have different levels of water quality, from a water source having a high solids content, for many applications, each of which may have different requirements. Such aspects of the invention can provide systems and methods that, for example, process non-potable water to be converted into potable and / or irrigation water, for consumption by livestock and / or poultry, and for human consumption or use.
В некоторых аспектах изобретения вода, имеющая высокий уровень содержания одной или более нежелательных частиц, растворенных в ней, может быть обработана для удаления или, по меньшей мере, снижения концентрации таких частиц для приемлемого уровня. Одна или более нежелательных частиц может представлять собой любую частицу, которая делает необработанную воду непригодной для конкретного употребления. Например, вода может содержать на высоком уровне или в нежелательной концентрации одновалентные катионы и/или анионы, которые оказывают вредное влияние или нежелательным образом препятствуют сохранению или поглощению влаги в почве, или прочие частицы, например, включающие двухвалентные или даже многовалентные частицы. Если техническое требование имеет отношение к орошению сельскохозяйственных культур, нежелательные состояние или характеристика могут включать воду, которая содержит одну или более частиц, которые наносят ущерб характеристикам проницаемости и/или инфильтрации орошаемой почвы. Например, некоторые аспекты изобретения могут включать очистку или обработку воды для предпочтительного удаления одновалентных частиц по сравнению с неодновалентными частицами.In some aspects of the invention, water having a high level of one or more unwanted particles dissolved therein can be treated to remove or at least reduce the concentration of such particles to an acceptable level. One or more unwanted particles may be any particle that makes untreated water unsuitable for a particular use. For example, water can contain, at a high level or in an undesirable concentration, monovalent cations and / or anions that have a harmful effect or undesirably interfere with the conservation or absorption of moisture in the soil, or other particles, for example, including divalent or even multivalent particles. If the technical requirement relates to crop irrigation, an undesired condition or characteristic may include water that contains one or more particles that damage the permeability and / or infiltration characteristics of the irrigated soil. For example, some aspects of the invention may include the purification or treatment of water for the preferred removal of monovalent particles over non-monovalent particles.
В соответствии с одним или более конкретными аспектами изобретение может включать варианты осуществления, направленные на системы и/или способы, включающие подачу или введение обрабатываемой воды в установку электрической сепарации. Некоторые варианты осуществления изобретения могут включать ирригационную систему, включающую установку электрической сепарации, находящуюся в жидкостной коммуникации или, по меньшей мере, пригодную к подсоединению, с одним или более источниками предназначенной для обработки воды, и по меньшей мере одну систему распределеIn accordance with one or more specific aspects, the invention may include embodiments directed to systems and / or methods comprising supplying or introducing treated water to an electrical separation unit. Some embodiments of the invention may include an irrigation system comprising an electrical separation unit in fluid communication or at least connectable with one or more sources for treating water and at least one distribution system
- 2 017151 ния ирригационной воды.- 2 017151 irrigation water.
В других аспектах изобретения некоторые варианты осуществления такового могут включать способ получения питьевой воды. А именно, некоторые аспекты изобретения могут давать ирригационную воду и/или питьевую воду без применения основанных на термическом воздействии способов сепарации или производственных операций. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения способ может включать одну или более операций или стадий подведения обрабатываемой воды и обработки по меньшей мере части обрабатываемой воды в установке электрической сепарации для получения первой обработанной воды. Способ далее может включать одну или более операций обработки части обрабатываемой воды, типично отдельной порции, в одной или более установках сепарации под давлением, для получения второй обработанной воды. В некоторых случаях способ далее может включать стадию смешения первой обработанной воды и второй обработанной воды для получения питьевой воды. Питьевая вода типично имеет целевое или желательное содержание растворенных твердых веществ (ΤΏ8).In other aspects of the invention, some embodiments thereof may include a method for producing drinking water. Namely, some aspects of the invention can produce irrigation water and / or drinking water without the use of heat-based separation methods or production operations. For example, in some embodiments of the invention, the method may include one or more operations or steps of adding treated water and treating at least a portion of the treated water in an electrical separation unit to produce a first treated water. The method further may include one or more processing operations of a portion of the treated water, typically a separate portion, in one or more pressure separation units, to obtain a second treated water. In some cases, the method further may include the step of mixing the first treated water and the second treated water to produce drinking water. Drinking water typically has a target or desired dissolved solids content (ΤΏ8).
Аспекты изобретения, направленные на системы, которые дают питьевую воду, могут включать источник обрабатываемой воды, установку сепарации под давлением, имеющую входной патрубок, который находится в жидкостной коммуникации или, по меньшей мере, пригоден к подсоединению, с источником обрабатываемой воды. Установка сепарации под давлением также может иметь один или более выходных патрубков, типично по меньшей мере один выходной патрубок для продукта в качестве выходного патрубка для обработанной воды. Установка сепарции под давлением также типично имеет по меньшей мере один патрубок для выпуска стоков в качестве выпускного патрубка для потока, содержащего одну или более частиц, типично нежелательных частиц, удаленных из обработанной воды. Система для получения питьевой воды далее может включать одну или более установок электрической сепарации, которые могут находиться в жидкостной коммуникации или пригодны к подсоединению, с источником обрабатываемой воды, с установкой сепарации под давлением или обоими таковыми. Например, как более подробно описано ниже, одна или более установок электрической сепарации могут находиться в жидкостной коммуникации с патрубком для выпуска стоков установки сепарации под давлением. В соответствии с конкретными вариантами осуществления изобретения система для получения питьевой воды может далее включать один или более смесителей, имеющих один или более входных патрубков, находящихся в жидкостной коммуникации или пригодных к подсоединению, с выходным патрубком для обработанной воды в установке сепарации под давлением и выходным патрубком для водного продукта, выпускаемого из установки электрической сепарации. Смеситель может включать любую производственную операцию смешения, которая облегчает, по меньшей мере частично, смешение или комбинирование одного или более потоков продуктов, включая в некоторых случаях поток из источника обрабатываемой воды, с образованием потока конечного продукта, имеющего одну или более желательных характеристик.Aspects of the invention directed to systems that provide potable water may include a source of treated water, a pressure separation unit having an inlet that is in fluid communication or at least suitable for being connected to a source of treated water. A pressure separation unit may also have one or more outlet pipes, typically at least one outlet pipe for the product as an outlet pipe for treated water. The pressure separation unit also typically has at least one outlet pipe for discharging effluents as an outlet pipe for a stream containing one or more particles, typically undesired particles removed from the treated water. The system for producing drinking water may further include one or more electrical separation units, which may be in fluid communication or suitable for connection, with a source of treated water, with a separation unit under pressure, or both. For example, as described in more detail below, one or more electrical separation units may be in fluid communication with a nozzle for discharging effluents from the separation unit under pressure. In accordance with particular embodiments of the invention, the system for producing drinking water may further include one or more mixers having one or more inlets, in fluid communication or suitable for connection, with an outlet for treated water in a pressure separation unit and an outlet for an aqueous product discharged from an electrical separation unit. The mixer may include any manufacturing mixing operation that facilitates, at least in part, mixing or combining one or more product streams, including in some cases a stream from a source of treated water, to form a final product stream having one or more desired characteristics.
Обрабатываемая вода может включать морскую воду, солоноватую воду и/или воду, содержащую растворенные твердые вещества или соли в высоких концентрациях. Прочие источники обрабатываемой воды могут включать воду, которая была бы непригодной для применения в сельскохозяйственных предприятиях по соображениям инфильтрации и/или токсичности.Processed water may include sea water, brackish water and / or water containing dissolved solids or salts in high concentrations. Other sources of treated water may include water that would be unsuitable for use in agricultural enterprises for reasons of infiltration and / or toxicity.
Системы и способы согласно изобретению могут включать, где это уместно, подсистемы предварительной обработки для облегчения одного или более принципов действия таковых. Одна или более производственных операций предварительной обработки и последующей обработки могут быть применены в одном или более вариантах осуществления изобретения. Например, системы и способы согласно изобретению могут включать подсистему предварительной обработки, включающую один или множество фильтров, которые отделяют или удаляют по меньшей мере часть любых суспендированных твердых веществ в обрабатываемой воде. Такие подсистемы предварительной обработки типично удаляют дисперсный материал, который мог бы вредно влиять на любые последующие производственные операции систем согласно изобретению. Прочие производственные операции предварительной обработки включают, например, микрофильтры, а также системы, основанные на седиментации, которые могут удалять суспендированные твердые вещества, частицы которых имеют размеры от 1 мкм или более.The systems and methods of the invention may include, where appropriate, pre-processing subsystems to facilitate one or more of these operating principles. One or more manufacturing pre-treatment and post-processing operations may be applied in one or more embodiments of the invention. For example, the systems and methods of the invention may include a pre-treatment subsystem including one or a plurality of filters that separate or remove at least a portion of any suspended solids in the treated water. Such pre-processing subsystems typically remove particulate material that could adversely affect any subsequent manufacturing operations of the systems of the invention. Other manufacturing pre-treatment operations include, for example, microfilters, as well as sedimentation-based systems that can remove suspended solids whose particles are 1 micron or larger in size.
Далее операции предварительной обработки могут быть применены для улучшения эффективности одной или более производственных операций согласно изобретению. Например, подсистема предварительной обработки может включать холодильник или нагреватели, которые, соответственно, охлаждают или нагревают обрабатываемую воду перед операциями сепарации. Охлаждение потока подаваемого сырья или любого промежуточного производственного потока может быть выполнено, например, для облегчения транспорта нежелательных частиц или для препятствования транспорту желательных частиц из обрабатываемого потока. Подобным образом, нагревание может быть выполнено для повышения температуры потока подаваемого сырья или одного или более промежуточных производственных потоков до желательной температуры, которая, например, облегчает экономичное или эффективное действие одной или более разделительных установок. Неограничивающие примеры процессов нагревания могут включать нагреватели, печи или теплообменники, которые могут быть связаны с производственными операциями процесса или системы согласно изобретению или представлять собой таковые. Например, нагревание может быть обеспечено с помощью теплообменника силовой установки, которая не обязаFurther, pre-processing operations can be applied to improve the efficiency of one or more production operations according to the invention. For example, the pre-treatment subsystem may include a refrigerator or heaters, which respectively cool or heat the treated water before separation operations. The cooling of the feed stream or any intermediate production stream can be performed, for example, to facilitate the transport of unwanted particles or to impede the transport of the desired particles from the process stream. Similarly, heating can be performed to raise the temperature of the feed stream or one or more intermediate production streams to a desired temperature, which, for example, facilitates the economical or effective operation of one or more separation plants. Non-limiting examples of heating processes may include heaters, furnaces, or heat exchangers that may be associated with or constitute the manufacturing operations of the process or system of the invention. For example, heating can be provided using a power plant heat exchanger, which is optional
- 3 017151 тельно связана с обрабатывающими системами согласно изобретению.- 3 017151 is strictly associated with processing systems according to the invention.
Производственные операции последующей обработки могут регулировать, удалять или понижать концентрацию одной или более частиц в обработанной воде. Например, одна или более ионообменных колонн могут быть использованы для удаления частиц, которые с трудом удаляются в установке электрической сепарации и/или установке сепарации под давлением.Post-processing manufacturing operations can control, remove, or lower the concentration of one or more particles in the treated water. For example, one or more ion exchange columns can be used to remove particles that are difficult to remove in an electrical separation unit and / or a pressure separation unit.
Неограничивающие примеры частиц, которые типично могут быть удалены или, по меньшей мере, могут быть снижены их концентрации предпочтительно до нетоксических и/или не являющихся нежелательными уровней, в операциях последующей обработки включают таковые, которые могут оказывать вредное влияние на укрупнение частиц почвы, просачивание воды и/или могут быть токсичными для роста растений, такие как алюминий, мышьяк, бериллий, кадмий, кобальт, хром, медь, железо, фторид, литий, марганец, молибден, никель, свинец, селен, олово, титан, вольфрам, ванадий, бор и цинк. Другие частицы, которые могут быть целью одной или более операций последующей обработки, включают таковые, которые могут быть токсичными или нежелательными для людей, домашней птицы и/или домашнего скота в питьевой воде, такие как, но не ограниченные таковыми, нитраты, нитриты, и ванадий, и сульфиды. Также могут быть выполнены процессы дезинфекции, чтобы, по меньшей мере частично, инактивировать или понизить концентрацию колониеобразующих микроорганизмов, которые могут быть вредными для человека и/или домашнего скота.Non-limiting examples of particles that can typically be removed or at least reduced in concentration, preferably to non-toxic and / or non-desirable levels, in post-treatment operations include those that can adversely affect soil particle coarsening, water leakage and / or may be toxic to plant growth, such as aluminum, arsenic, beryllium, cadmium, cobalt, chromium, copper, iron, fluoride, lithium, manganese, molybdenum, nickel, lead, selenium, tin, titanium, tungsten, van hell, boron and zinc. Other particles that may be the target of one or more post-processing operations include those that may be toxic or undesirable to humans, poultry and / or livestock in drinking water, such as, but not limited to, nitrates, nitrites, and vanadium, and sulfides. Disinfection processes may also be performed in order to at least partially inactivate or lower the concentration of colony forming microorganisms that may be harmful to humans and / or livestock.
Альтернативно или в сочетании с одной или более регулировочными производственными операциями, системы и способы согласно изобретению могут включать добавление одной или более частиц по меньшей мере к части обработанной воды. Например, гипс может быть добавлен для регулирования концентрации одной или более желательных частиц или регулирования характеристик воды. Прочие добавки могут включать удобрения или другие дополнения, которые облегчают рост сельскохозяйственных культур, когда вода используется для орошения.Alternatively or in combination with one or more regulatory manufacturing operations, the systems and methods of the invention may include adding one or more particles to at least a portion of the treated water. For example, gypsum may be added to control the concentration of one or more desired particles or to control the characteristics of water. Other additives may include fertilizers or other additives that facilitate crop growth when water is used for irrigation.
Установка электрической сепарации типично использует потенциальное поле для создания движущей силы, которая заставляет одну или более частиц, типично целевых частиц, которые могут включать желательные, а также нежелательные частицы, мигрировать из носителя или жидкости. Установка электрической сепарации может использовать один или более компонентов, которые отделяют целевые частицы во время миграции и/или подавляют возвращение или обратимый процесс.An electrical separation unit typically uses a potential field to create a driving force that causes one or more particles, typically target particles, which may include desirable as well as unwanted particles, to migrate from the carrier or liquid. An electrical separation unit may use one or more components that separate the target particles during migration and / or inhibit the return or reversible process.
Неограничивающие примеры таких устройств включают устройства электродиализа (ΕΌ), в том числе устройства электродиализа с реверсированием электрического поля (ΕΌΚ.), а также устройства электродеионизации (ΕΌΙ). Однако настоящее изобретение не ограничивается одной такой или комбинацией таких установок электрической сепарации и может быть реализовано с помощью других установок, которые создают движущую силу, которая облегчает преимущественную миграцию одной или более целевых частиц по сравнению с прочими частицами в обрабатываемой жидкости.Non-limiting examples of such devices include electrodialysis devices (ΕΌ), including electrodialysis devices with electric field reversal (ΕΌΚ.), As well as electrodeionization devices (ΕΌΙ). However, the present invention is not limited to one such or a combination of such electrical separation plants and can be implemented using other plants that create a driving force that facilitates the preferential migration of one or more target particles compared to other particles in the liquid being treated.
Установки электрической сепарации согласно изобретению типично используют ионселективные мембраны для облегчения процесса сепарации. В некоторых случаях избирательно проницаемая мембрана может преимущественно или селективно обеспечивать транспорт некоторых частиц относительно других частиц. Например, катионселективные мембраны могут быть применены в некоторых камерах установки электрической сепарации. В других случаях в одной или более камерах могут быть использованы анионселективные мембраны. В еще других случаях установка электрической сепарации согласно изобретению может включать одну или более селективных мембран для одновалентных частиц, чтобы способствовать избирательному переносу одновалентных катионных или анионных частиц. Действительно, в некоторых вариантах осуществления изобретения разделительная установка согласно изобретению может включать селективные мембраны для одновалентных катионов и одну или более селективных мембран для одновалентных анионов, типично в одной или более камерах концентрирования установки. Неограничивающие примеры имеющихся в продаже селективных мембран для одновалентных частиц включают катион- и анионселективные мембраны типа ΝΕΟ8ΕΡΤΑ® фирмы А8ТОМ Сотрогайои, Токио, Япония, или фирмы Токиуата Сотрогайои, Токио, Япония.Electrical separation units according to the invention typically use ion-selective membranes to facilitate the separation process. In some cases, a selectively permeable membrane can advantageously or selectively transport some particles relative to other particles. For example, cation-selective membranes can be used in some chambers of an electrical separation unit. In other cases, anion selective membranes may be used in one or more chambers. In yet other cases, the electrical separation unit according to the invention may include one or more selective membranes for monovalent particles to facilitate the selective transfer of monovalent cationic or anionic particles. Indeed, in some embodiments, the separation apparatus of the invention may include selective membranes for monovalent cations and one or more selective membranes for monovalent anions, typically in one or more concentration chambers of the installation. Non-limiting examples of commercially available selective monovalent particle membranes include ΝΕΟ8ΕΡΤΑ® type cation and anion selective membranes from A8TOM Sotrogayoi, Tokyo, Japan, or Tokiuata Sotrogayoi, Tokyo, Japan.
Установка сепарации под давлением типично использует один или более барьеров для подавления миграции через таковые, в то же время позволяя проникновение через другие. Движущая сила, облегчающая процесс сепарации, типично включает приложение давления к обрабатываемой жидкости. Неограничивающие примеры установок сепарации под давлением включают установки микрофильтрации, нанофильтрации (ΝΡ), а также системы обратного осмоса (ВО).A pressure separation unit typically utilizes one or more barriers to suppress migration through those, while allowing penetration through others. The driving force that facilitates the separation process typically involves applying pressure to the fluid being treated. Non-limiting examples of pressure separation plants include microfiltration, nanofiltration (ΝΡ), and reverse osmosis (BO) systems.
Один или более вариантов осуществления изобретения может быть направлен на систему обработки воды 100, как в качестве примера показано на фиг. 1. Система 100 может представлять собой систему для приготовления питьевой воды, ирригационной воды или обеих, например для употребления в пункте применения 114. Система обработки 100 может включать по меньшей мере одну производственную операцию сепарации или разделительную установку 110, которая, в некоторых случаях, селективно удаляет одну или более частиц или типов частиц из источника 102 обрабатываемой воды. Система может необязательно включать одну или более подсистем мониторинга, которые обеспечивают индикацию одной или более рабочих характеристик системы обработки. Как иллюстрировано, система 100 может иметь один или более контрольно-управляющих датчиков 108, которые типично выдают показания качестваOne or more embodiments of the invention may be directed to a water treatment system 100, as shown by way of example in FIG. 1. The system 100 may be a system for the preparation of drinking water, irrigation water, or both, for example for use in point 114. The treatment system 100 may include at least one production separation operation or separation unit 110, which, in some cases, selectively removes one or more particles or particle types from the source 102 of the treated water. The system may optionally include one or more monitoring subsystems that provide an indication of one or more processing system performance. As illustrated, system 100 may have one or more control sensors 108 that typically provide quality indications
- 4 017151 полученной или иным образом обработанной воды, поступающей из разделительной установки 110. В некоторых аспектах настоящего изобретения система 100 может использовать контрольную систему или контроллер, скомпонованный или сконструированный и приспособленный для регулирования одного или более параметров одной или более производственных операций в системах согласно изобретению. Обращаясь опять к фиг. 1, система 100 тем самым может иметь один или более контроллеров 106, которые регулируют по меньшей мере один рабочий параметр разделительной установки 110, типично по меньшей мере до одного желательного состояния. Для регулирования по меньшей мере одного рабочего параметра любой производственной операции в системе 100 может быть использован любой пригодный способ контроля, чтобы получать обработанную воду, имеющую одну или более желательных характеристик.- 4 017151 obtained or otherwise treated water from separation unit 110. In some aspects of the present invention, system 100 may use a monitoring system or controller configured or constructed and adapted to control one or more parameters of one or more production operations in systems of the invention . Referring again to FIG. 1, the system 100 may thus have one or more controllers 106 that adjust at least one operating parameter of the separation unit 110, typically to at least one desired state. To control at least one operating parameter of any production operation in system 100, any suitable control method may be used to produce treated water having one or more desired characteristics.
Системы и способы согласно изобретению могут включать одну или более систем распределения воды, которые облегчают доставку обработанной воды к одному или более пунктам применения. Например, система распределения может включать ирригационную систему распределения, которая подает ирригационную воду к разнообразным пунктам применения в сельскохозяйственном предприятии. Для облегчения доставки обработанной воды система распределения может включать одну или более систем хранения, таких как резервуары, баки, водоемы или другие емкости и контейнеры. Системы орошения согласно изобретению могут использовать способы дождевания и/или поверхностного орошения для доставки воды в назначенную область. Компоненты систем орошения тем самым могут применять стационарные, а также подвижные устройства.The systems and methods of the invention may include one or more water distribution systems that facilitate the delivery of treated water to one or more applications. For example, a distribution system may include an irrigation distribution system that delivers irrigation water to a variety of applications in an agricultural enterprise. To facilitate the delivery of treated water, the distribution system may include one or more storage systems, such as tanks, tanks, ponds, or other containers and containers. Irrigation systems according to the invention can use irrigation and / or surface irrigation methods to deliver water to a designated area. The components of irrigation systems can thus be used as stationary as well as mobile devices.
Одна или более систем хранения могут рассматриваться как часть системы распределения или представлять собой вспомогательную подсистему системы обработки. Одна или более систем хранения могут далее облегчать доставку обработанной воды, имеющей желательные характеристики. Например, обработанная вода, имеющая первое состояние или характеристику, может храниться в одном или более промежуточном хранилище перед дальнейшей обработкой или переработкой, например смешением, с еще одним потоком или объемом обработанной или необработанной воды.One or more storage systems may be considered as part of a distribution system or constitute an auxiliary subsystem of a processing system. One or more storage systems may further facilitate the delivery of treated water having the desired characteristics. For example, treated water having a first state or characteristic may be stored in one or more intermediate storage prior to further processing or processing, for example by mixing, with another stream or volume of treated or untreated water.
Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую в качестве примера некоторые признаки изобретения, имеющие отношение к ирригационной системе 200. Ирригационная система 200 может включать разделительную установку 230, находящуюся в жидкостной коммуникации и, как показано, расположенную для приема обрабатываемой воды из источника 202 через ирригационную систему распределения воды 224.FIG. 2 is a schematic diagram showing, by way of example, some features of the invention related to the irrigation system 200. The irrigation system 200 may include a separation unit 230 in fluid communication and, as shown, for receiving treated water from a source 202 through an irrigation system water distribution 224.
Разделительная установка 220 может обрабатывать воду из источника 202 и подавать обработанную воду в первый пункт применения 228, иллюстрированный здесь как первый тип сельскохозяйственной культуры. Пункт применения 228 может быть частью сельскохозяйственной культуры, которая, например, находится в стадии роста, отличной по меньшей мере от одной части всех сельскохозяйственных культур. Система 200 может далее включать одну или более установок вторичной сепарации 230. Разделительная установка 230 также может обрабатывать воду из источника 202 и подавать обработанную воду к второму пункту применения 238, иллюстрированному как второй тип сельскохозяйственной культуры, через вторую ирригационную систему распределения 234. Пункт применения 228, второй пункт применения 238 могут быть частью того же типа орошаемой сельскохозяйственной культуры, как, например, в первом пункте применения 228, или частью второй сельскохозяйственной культуры на иной стадии роста. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения разделительная установка 230 может необязательно доставлять обработанную воду к первому пункту применения 228 вместо обработанной воды и/или в дополнение к таковой от разделительной установки 220 через трубопровод или соединение 244. Некоторые варианты осуществления изобретения рассматривают, по меньшей мере частично, схему постадийной обработки. Например, первая разделительная установка 220 может давать обработанную воду, имеющую первое качество или характеристику воды, которая может быть далее обработана во второй разделительной установке 230 через трубопровод или систему распределения 242. Множество вторых разделительных установок 230 может быть использовано с одной или более первыми разделительными установками 220 для приготовления обработанной воды для одного или более пунктов применения. Некоторые варианты осуществления изобретения могут включать последовательную компоновку разделительных установок, и другие варианты осуществления могут использовать разделительные установки в параллельной конфигурации для приготовления обработанной воды, чтобы удовлетворить объемные требования одного или более пунктов применения. Однако в некоторых случаях комбинация последовательных и параллельных путей обработки может быть применена, чтобы подводить обработанную воду со скоростью или многими скоростями, в которых каждый из одного или более потоков обработанной воды имеют одну или более желательных характеристик.Separator 220 may process water from a source 202 and supply treated water to a first point of use 228, illustrated here as a first type of crop. Point of application 228 may be part of a crop, which, for example, is in a growth stage different from at least one part of all crops. The system 200 may further include one or more secondary separation plants 230. The separation plant 230 may also process water from a source 202 and supply treated water to a second point of application 238, illustrated as a second type of crop, through a second irrigation distribution system 234. Point of application 228 , the second point of application 238 may be part of the same type of irrigated crop, as, for example, in the first point of application 228, or part of the second crop ry at a different stage of growth. In accordance with some embodiments of the invention, the separation unit 230 may optionally deliver treated water to the first point of use 228 instead of the treated water and / or in addition to that from the separation unit 220 via a pipe or connection 244. Some embodiments of the invention are considered at least in part , step-by-step processing scheme. For example, the first separation unit 220 may produce treated water having a first quality or characteristic of water that can be further processed in the second separation unit 230 through a pipe or distribution system 242. A plurality of second separation plants 230 may be used with one or more first separation plants 220 for preparing treated water for one or more applications. Some embodiments of the invention may include the sequential arrangement of separation plants, and other embodiments may use the separation plants in a parallel configuration to prepare treated water to satisfy the volumetric requirements of one or more applications. However, in some cases, a combination of serial and parallel treatment paths can be applied to supply treated water at a speed or many speeds, in which each of one or more streams of treated water have one or more desired characteristics.
Система 200 может включать один или более контроллеров (не показаны) для контроля одного или более рабочих параметров любого компонента или подсистемы системы 200. Подобно системе, в качестве примера проиллюстрированной на фиг. 1, система 200 может иметь один или более контроллеров, которые могут регулировать один или более рабочих параметров. Например, один или более контроллер системы 200 может регулировать ток, напряжение или и то, и другое прилагаемого электрического поля в любой из разделительных установок. Прочие параметры, которые могут быть отрегулированы, вклюSystem 200 may include one or more controllers (not shown) for monitoring one or more operating parameters of any component or subsystem of system 200. Similar to the system as exemplified in FIG. 1, system 200 may have one or more controllers that can adjust one or more operating parameters. For example, one or more controller of system 200 may control the current, voltage, or both of the applied electric field in any of the separation plants. Other parameters that can be adjusted, including
- 5 017151 чают, например, содержание растворенных твердых веществ (ΤΌ8), давление, температуру, величину рН, расход жидкости или любую комбинацию в любом потоке системы.- 5 017151 is known, for example, to the dissolved solids content (ΤΌ8), pressure, temperature, pH, liquid flow rate, or any combination in any system stream.
В соответствии с некоторыми аспектами изобретения одна или более характеристик потока обработанной воды может представлять собой измеренный или производный показатель потока продукта, чтобы сделать его пригодным для его предполагаемого применения в п.114. Однако изобретение не ограничивается таковым; например, характеристика воды может представлять собой показатель потока обработанной воды или водного продукта в единицах сравнительно с потоком обрабатываемой воды. Показатель или параметр может быть одиночной, или композиционной, или совокупной характеристикой воды. Конкретные неограничивающие примеры таких показателей могут включать удельную электрическую проводимость или удельное электрическое сопротивление воды, присутствие, отсутствие или концентрацию одной или более конкретных частиц или типов частиц в воде, а также комбинации таковых.In accordance with some aspects of the invention, one or more characteristics of the treated water stream may be a measured or derivative measure of the product stream to make it suitable for its intended use in paragraph 114. However, the invention is not limited thereto; for example, a water characteristic may be a measure of the flow of treated water or an aqueous product in units relative to the flow of treated water. An indicator or parameter may be a single, or compositional, or cumulative characteristic of water. Specific non-limiting examples of such indicators may include electrical conductivity or electrical resistivity of water, the presence, absence or concentration of one or more specific particles or types of particles in water, as well as combinations thereof.
В соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения системы и способы согласно изобретению дают воду, имеющую желательный показатель воды, который может быть представлен или количественно определен как составной символ. Составной символ может представлять показание пригодности обработанной воды для конкретного назначения. Следовательно, системы и способы согласно изобретению могут включать операции, которые имеют целью или, по меньшей мере, способствуют получению воды, имеющей одну или более желательных композиционных характеристик. При использовании для орошения показатель обработанной воды может быть соотнесен с ее пригодностью в качестве ирригационной воды. Таким образом, некоторые аспекты изобретения могут быть направлены на обработку непитьевой воды и улучшение воды как обработанной воды, пригодной для орошения в одном или более сельскохозяйственных предприятий, путем регулирования одной или более характеристик таковой. Некоторые аспекты изобретения могут давать ирригационную воду, точно приспособленную для одной или более сельскохозяйственных культур, растущих или выращиваемых в одном или более сельскохозяйственных предприятий. Например, опять с привлечением фиг. 2 системы и способы согласно изобретению могут давать первую обработанную воду, имеющую первую композиционную характеристику, для первого типа сельскохозяйственной культуры 228 и вторую обработанную воду, имеющую вторую композиционную характеристику, для второго типа сельскохозяйственной культуры 238. Вторая обработанная вода может быть использована для дополнения и/или регулирования характеристики первой обработанной воды и, наоборот, первая обработанная вода может быть применена для регулирования одной или более характеристик второй обработанной воды. Одна или более характеристик могут быть подогнаны для соответствия конкретному техническому требованию, например, путем смешения вместе или примешивания одного или более потоков обработанной воды. Конкретная целевая характеристика может быть достигнута путем регулирования соотношений или относительных количеств или скоростей потоков обработанной воды, предназначенных для смешения.In accordance with one or more embodiments of the invention, the systems and methods of the invention produce water having a desired water metric that can be represented or quantified as a composite symbol. A composite symbol may represent an indication of the suitability of the treated water for a particular purpose. Therefore, the systems and methods according to the invention may include operations that are intended or at least contribute to the production of water having one or more desired compositional characteristics. When used for irrigation, the rate of treated water can be correlated with its suitability as irrigation water. Thus, some aspects of the invention may be directed to the treatment of non-potable water and the improvement of water as treated water suitable for irrigation in one or more agricultural enterprises by regulating one or more characteristics thereof. Some aspects of the invention may produce irrigation water precisely adapted to one or more crops growing or grown in one or more agricultural enterprises. For example, again with reference to FIG. 2 systems and methods according to the invention can produce a first treated water having a first compositional characteristic for a first type of crop 228 and a second treated water having a second compositional characteristic for a second type of crop 238. The second treated water can be used to supplement and / or regulating the characteristics of the first treated water and, conversely, the first treated water can be used to regulate one or more characteristics of the second th treated water. One or more of the characteristics can be tailored to meet a specific technical requirement, for example, by mixing together or mixing one or more streams of treated water. A specific target characteristic can be achieved by adjusting the ratios or relative amounts or flow rates of treated water to be mixed.
Во время типичной операции каждая из одной или более разделительных установок 220 и 230 типично создает один или более вторичных потоков. Типично один или более вторичных потоков содержат неприемлемый уровень одной или более нежелательных частиц. Любые один или более вторичных потоков могут быть выведены в виде потоков отходов. Например, поток отходов, типично содержащий одну или более частиц, выведенных из потока, обработанного в разделительной установке 220, может быть выгружен или перенесен к источнику обрабатываемой воды 202 через трубопровод или распределительную систему 236. Подобным образом, другие варианты осуществления изобретения рассматривают комбинирование одного или более вторичных потоков типично из одной или более разделительных установок, расположенных ниже по потоку, с потоком воды, которая должна быть обработана в одной или более разделительных установок, расположенных выше по потоку. Поток отходов также может быть выведен с другими потоками, которые могут быть или могут не быть непосредственно связаны с системой обработки. Например, выводимый поток может быть возвращен к источнику предназначенной для обработки воды после того, как будет смешан с одним или более потоками, выдуваемыми, например, из градирни, каковая может не являться производственной операцией системы обработки. Однако в других случаях один или более потоков отходов могут быть сохранены и объединены с водой, имеющей очень низкую минерализацию, для разрешения проблем просачивания воды, которые могут иметь результатом вымывание растворимых минералов и солей, таких как кальций, из поверхностных слоев почвы.During a typical operation, each of one or more separation plants 220 and 230 typically creates one or more secondary streams. Typically, one or more secondary streams contain an unacceptable level of one or more unwanted particles. Any one or more secondary streams may be withdrawn as waste streams. For example, a waste stream typically containing one or more particles discharged from a stream treated in separation unit 220 may be discharged or transferred to a source of treated water 202 through a conduit or distribution system 236. Similarly, other embodiments of the invention consider combining one or more secondary streams typically from one or more separation plants located downstream with a stream of water to be treated in one or more separation plants installations located upstream. The waste stream may also be discharged with other streams that may or may not be directly related to the treatment system. For example, the outlet stream may be returned to the source of water intended for treatment after being mixed with one or more streams blown, for example, from a cooling tower, which may not be a production operation of the treatment system. However, in other cases, one or more waste streams may be stored and combined with water having a very low salinity to solve water leakage problems that may result in leaching of soluble minerals and salts, such as calcium, from the surface layers of the soil.
В некоторых вариантах осуществления изобретения вторичный поток, содержащийся в трубопроводе 236 из второй разделительной установки 230, может быть введен в первую разделительную установку 220 отдельно или в комбинации, как показано на фиг. 2, с водой, предназначенной для обработки из источника 202, как поставляемой через трубопровод 222.In some embodiments of the invention, the secondary stream contained in conduit 236 from the second separation unit 230 may be introduced into the first separation unit 220 separately or in combination, as shown in FIG. 2, with water intended for processing from a source 202, as supplied through a pipe 222.
Схематически иллюстрированные системы, изображенные на фиг. 1 и 2, далее могут включать производственные операции, которые облегчают обработку воды. Например, необязательная система может быть использована выше по потоку относительно разделительных установок 220 и 230 для фильтрования или иным путем удаления по меньшей мере части суспендированных твердых веществ в воде из источника 202. Неограничивающие примеры производственных операций предварительной обработки, которые могут быть использованы для снижения концентрации по меньшей мере одного суспендированного твердого вещества, увлекаемого в обрабатываемой воде, включают микрофильтры, отстойники и фильтThe schematically illustrated systems depicted in FIG. 1 and 2, further may include manufacturing operations that facilitate water treatment. For example, an optional system may be used upstream of separation plants 220 and 230 for filtering, or otherwise removed at least a portion of suspended solids in water from source 202. Non-limiting examples of manufacturing pre-treatment operations that can be used to reduce concentration by at least one suspended solids entrained in the treated water include microfilters, sedimentation tanks and a filter
- 6 017151 ры для грубодисперсных частиц.- 6 017151 ry for coarse particles.
Далее одна или более производственных операций могут быть использованы для дальнейшей обработки одного или более потоков обработанной воды. Например, слой тонкой очистки может далее удалять одну или более частиц из одного или более потоков, обработанных в распределительных системах 224 и 234. Неограничивающие примеры таких производственных операций, которые могут быть использованы для удаления по меньшей мере части слабоионизированных или способных к ионизации частиц, таких как, но не ограничивающихся таковыми, бор, селенит и мышьяк, включают ионообменные колонны.Further, one or more production operations can be used to further process one or more streams of treated water. For example, a thin layer may further remove one or more particles from one or more streams processed in distribution systems 224 and 234. Non-limiting examples of such manufacturing operations that can be used to remove at least a portion of weakly ionized or ionizable particles, such like, but not limited to, boron, selenite, and arsenic include ion exchange columns.
Далее производственные операции, которые облегчают последующую обработку одного или более потоков обработанной воды согласно изобретению, включают таковые, которые добавляют или иным образом регулируют концентрацию одной или более желательных частиц или характеристик потока воды. Операции последующей обработки могут быть использованы для того, чтобы сделать один или более потоков отходов пригодными для выведения в окружающую среду.Further manufacturing operations that facilitate the subsequent processing of one or more treated water streams according to the invention include those that add or otherwise control the concentration of one or more desired particles or characteristics of the water stream. Post-processing operations can be used to make one or more waste streams suitable for release into the environment.
Соответственно этому ниже по потоку относительно одной или более разделительных установок согласно изобретению может быть размещен смеситель, который облегчает введение еще одного потока обработанной или необработанной воды, дезинфицирующих средств, питательных добавок и/или желательных солей из одного или более источников таковых. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения один или более источников соли могут быть расположены для введения в поток обработанной воды. Например, в системе обработки или ирригационной системе согласно изобретению может быть использована разделительная установка, которая селективно удаляет или понижает концентрацию двухвалентных или прочих неодновалентных частиц из потока обрабатываемой воды. Такая необязательная установка типично давала бы, по меньшей мере, поток продукта, имеющего относительно высокую концентрацию неодновалентных частиц, который может быть введен в обработанный поток для регулирования по меньшей мере одной характеристики такового, чтобы сформировать поток или объем воды с целевым или желательным состоянием. Примеры систем и способов, которые преимущественно формируют благоприятные, обогащенные частицами потоки, включают таковые, представленные в находящейся на рассмотрении заявке США с серийным номером 11/474299, озаглавленной Установка электрической сепарации, которая приведена здесь для сведения. Однако в некоторых случаях один или более иным образом отделенных или отличающихся источников, например солей кальция и/или магния, могут быть применены для регулирования одной или более характеристик потока обработанной воды перед ее употреблением. Дополнительно могут быть далее отрегулированы одно или более внутренне присущих и/или привнесенных свойств потока воды. Например, поток воды может быть охлажден или нагрет для регулирования температуры такового. Величина рН потока или объема воды также может быть отрегулирована, например, добавлением одной или более кислот или оснований для достижения желательного значения рН. Желательное свойство или характеристика могут быть зависимыми от множества факторов, включающих, например, величину рН орошаемой почвы, устойчивости к солям орошаемых сельскохозяйственных культур, в некоторых случаях содержание влаги в почве. Таким образом, некоторые признаки изобретения обеспечивают дальнейшие возможности, направленные на достижение одной или более желательных композиционных характеристик.Accordingly, a mixer can be placed downstream of one or more separation plants according to the invention, which facilitates the introduction of another stream of treated or untreated water, disinfectants, nutritional supplements and / or desired salts from one or more of these sources. In accordance with some embodiments of the invention, one or more salt sources may be located to introduce treated water into the stream. For example, in a treatment system or irrigation system according to the invention, a separation unit can be used that selectively removes or lowers the concentration of divalent or other non-equivalent particles from the treated water stream. Such an optional installation would typically produce at least a product stream having a relatively high concentration of monovalent particles, which can be introduced into the treated stream to control at least one characteristic such as to form a stream or volume of water with a desired or desired state. Examples of systems and methods that predominantly form favorable, particle-rich streams include those presented in U.S. pending application serial number 11/474299 entitled Electrical Separation Unit, which is incorporated herein by reference. However, in some cases, one or more otherwise separated or different sources, such as calcium and / or magnesium salts, can be used to control one or more characteristics of the treated water stream before use. Additionally, one or more intrinsic and / or introduced properties of the water flow can be further adjusted. For example, the flow of water may be cooled or heated to control the temperature thereof. The pH value of the flow or volume of water can also be adjusted, for example, by adding one or more acids or bases to achieve the desired pH value. The desired property or characteristic may be dependent on a variety of factors, including, for example, the pH of the irrigated soil, the resistance to salts of irrigated crops, and in some cases, the moisture content in the soil. Thus, some features of the invention provide further opportunities aimed at achieving one or more desired compositional characteristics.
Дальнейшее регулирование одного или более свойств или характеристик может быть выполнено после обработки в разделительной установке, перед употреблением или подачей в пункт применения или во время хранения обработанной воды в одном или более резервуарах.Further control of one or more properties or characteristics can be performed after processing in a separation unit, before use or feeding to a point of use, or during storage of treated water in one or more tanks.
Однако некоторые аспекты изобретения рассматривают преимущественные или экономически привлекательные показатели таких вторичных потоков, содержащих высокие концентрации одной или более растворенных частиц, относительно потока первого или обработанного потока и/или потока, введенного в разделительную установку. Например, вторичный поток продукта может содержать большие количества растворенных твердых веществ и может служить в качестве сырьевого потока, который может быть далее обработан для получения дополнительных продуктов или, по меньшей мере, дать поток продукта, имеющий высокую концентрацию желательных частиц.However, some aspects of the invention contemplate advantageous or economically attractive indicators of such secondary streams containing high concentrations of one or more dissolved particles relative to the stream of the first or treated stream and / or stream introduced into the separation unit. For example, the secondary product stream may contain large amounts of dissolved solids and can serve as a feed stream, which can be further processed to obtain additional products or at least give a product stream having a high concentration of the desired particles.
Одна или более характеристик воды, применяемой в некоторых системах и способах согласно изобретению, может обеспечивать показание пригодности воды для сельскохозяйственного употребления. Например, одна или более характеристик воды может быть представлена как соленость, как общее количество растворенных солей или содержание твердых веществ, и/или удельная электропроводность, а также или в сочетании с любым параметром из щелочности, содержания железа и величины рН воды. В некоторых случаях уровень солености воды может становиться отдельным параметром, будучи рассматриваемым относительно типа сельскохозяйственных культур, которые должны орошаться, по меньшей мере частично, обработанной водой. Таким образом, в соответствии с некоторыми аспектами изобретения соленость воды может быть использована для регулирования по меньшей мере одного рабочего параметра системы согласно изобретению. В других вариантах осуществления систем и способов согласно изобретению характеристическое значение может быть представлено как отношение концентрации частиц, которые склонны к приданию почве непроницаемости для воды, к концентрации частиц, которые имеют склонность сообщать почве способность к агрегатированию или поглощению воды.One or more characteristics of the water used in some systems and methods according to the invention may provide an indication of the suitability of the water for agricultural use. For example, one or more characteristics of water can be represented as salinity, as the total amount of dissolved salts or solids content, and / or electrical conductivity, as well as or in combination with any parameter of alkalinity, iron content and water pH. In some cases, the level of salinity of the water can become a separate parameter, being considered relative to the type of crops that should be irrigated, at least in part, with treated water. Thus, in accordance with some aspects of the invention, the salinity of the water can be used to control at least one operating parameter of the system according to the invention. In other embodiments of the systems and methods of the invention, the characteristic value can be represented as the ratio of the concentration of particles that are prone to imparting water impermeability to soil, to the concentration of particles that are prone to impart aggregation or water absorption to the soil.
- 7 017151- 7 017151
В соответствии с некоторыми аспектами изобретения характеристическое значение может обеспечивать показание пригодности воды для целей орошения, для потребления человеком и/или применения для домашнего скота или домашней птицы. В некоторых вариантах осуществления характеристическое значение потока или объема воды может быть представлено как отношение концентрации одновалентных частиц к концентрации двухвалентных частиц в воде. Например, характеристическое значение может быть, по меньшей мере частично, выражено как степень адсорбции натрия относительно кальция и магния или как процентная доля обменного натрия. Предпочтительно значение 8АК потока или объема воды может давать показание того, может ли вода быть пригодна для орошения типа или сорта сельскохозяйственной культуры. Таким образом, в соответствии с некоторыми аспектами изобретения некоторые варианты осуществления такового касаются систем и способов, которые могут включать контролирование одного или более рабочих параметров, основанных, по меньшей мере частично, на желательном характеристическом значении, которое, по меньшей мере частично, выводится, по меньшей мере частично, из одного технического требования в пункте применения. Там, где пункт применения представляет собой, например, орошаемую сельскохозяйственную культуру, желательное характеристическое значение может быть основано на солевыносливости сельскохозяйственной культуры и/или одном или более показателях или характеристиках почвы.In accordance with some aspects of the invention, the characteristic value may provide an indication of the suitability of water for irrigation purposes, for human consumption and / or use for livestock or poultry. In some embodiments, the characteristic value of the flow or volume of water can be represented as the ratio of the concentration of monovalent particles to the concentration of divalent particles in water. For example, the characteristic value may be at least partially expressed as the degree of sodium adsorption relative to calcium and magnesium, or as a percentage of sodium exchange. Preferably, a value of 8 AA of the flow or volume of water may indicate whether the water may be suitable for irrigation of a type or variety of crop. Thus, in accordance with some aspects of the invention, some embodiments thereof relate to systems and methods, which may include monitoring one or more operating parameters based, at least in part, on a desired characteristic value, which, at least in part, is output by at least in part, from one technical requirement at the point of application. Where the point of application is, for example, an irrigated crop, the desired characteristic value may be based on the salt tolerance of the crop and / or one or more indicators or characteristics of the soil.
Значение степени адсорбции натрия типично определяется согласно формуле (1) ^Са]+[М8] где [Ыа] представляет концентрацию частиц натрия в мол./м3 в воде, [Са] - концентрацию частиц кальция в мол./м3 в воде, [Мд] - концентрацию частиц магния в мол./м3 в воде.The degree of sodium adsorption is typically determined according to the formula (1) ^ Ca] + [M 8 ] where [Ba] represents the concentration of sodium particles in mol / m 3 in water, [Ca] is the concentration of calcium particles in mol / m 3 in water, [MD] is the concentration of magnesium particles in mol / m 3 in water.
Могут быть применены другие характеристические значения воды, по отдельности или в сочетании с другими характеристическими значениями. Так, в некоторых случаях, характеристическое значение воды, которое может служить как показатель качества воды или ее пригодности для предполагаемого назначения, включает общую концентрацию растворенных твердых веществ в воде, величину рН и/или концентрацию одной или более токсичных или опасных частиц.Other characteristic water values may be applied, individually or in combination with other characteristic values. So, in some cases, the characteristic value of water, which can serve as an indicator of water quality or its suitability for the intended purpose, includes the total concentration of dissolved solids in the water, the pH value and / or the concentration of one or more toxic or dangerous particles.
Регулирование значения 8АК, например, ирригационной воды может быть выполнено путем регулирования одного или более рабочих параметров водной системы. Например, относительный показатель обработанной воды, имеющий разнообразные связанные с таковым значения 8АК, может быть отрегулирован для создания композитной или комбинированной смеси водного продукта, имеющего желательное значение 8АК. Другие способы, включающие снижение скорости потока воды через одну или более разделительных установок или увеличение времени пребывания или продолжительности обработки, может облегчить достижение желательного значения 8АК. В дополнение к такому способу или в сочетании с таковым, уровень приложенного потенциала, например, в установке электрической сепарации или сепарации под давлением также может дать обработанную воду, имеющую одну или более желательных характеристик.Regulation of the value of 8AK, for example, irrigation water, can be accomplished by adjusting one or more operating parameters of the water system. For example, a relative indicator of treated water having a variety of associated 8AC values can be adjusted to create a composite or combined mixture of an aqueous product having the desired 8AC value. Other methods, including reducing the flow rate of water through one or more separation plants or increasing the residence time or processing time, may facilitate the achievement of the desired 8AK value. In addition to or in combination with such a method, the level of applied potential, for example, in an electrical or pressure separation unit, can also produce treated water having one or more desired characteristics.
Обработанная вода, произведенная в системе согласно изобретению, может представлять собой обессоленную морскую воду и/или солоноватую воду для получения ирригационной воды, которая исключает или сокращает масштабы проблем проницаемости почвы и/или инфильтрации.The treated water produced in the system according to the invention can be demineralized seawater and / or brackish water to produce irrigation water, which eliminates or reduces the problems of soil permeability and / or infiltration.
Одно или более характеристических значений обработанной воды могут представлять собой относительную корреляцию между частицами, содержащимися в воде. Например, характеристическое значение может представлять собой отношение растворенных натриевых частиц к растворенных кальциевым. Предпочтительное желательное отношение натриевых частиц к кальциевым не более чем около 3:1 может исключить или уменьшить вероятность проблем инфильтрации воды вследствие диспергирования частиц почвы и засорения и закупоривания поверхностных почвенных пор. Далее некоторые варианты осуществления изобретения могут селективно снижать концентрацию одновалентного натрия в ирригационной воде, источник воды, относительно обогащенной кальцием, может быть обеспечен для противодействия любому явлению распространения натрия при орошении.One or more characteristic values of the treated water may be a relative correlation between particles contained in the water. For example, the characteristic value may be the ratio of dissolved sodium particles to dissolved calcium. A preferred desired ratio of sodium to calcium particles of not more than about 3: 1 can eliminate or reduce the likelihood of water infiltration problems due to dispersion of soil particles and clogging and clogging of surface soil pores. Further, some embodiments of the invention can selectively reduce the concentration of monovalent sodium in irrigation water, a source of water relatively enriched in calcium can be provided to counteract any phenomenon of the spread of sodium during irrigation.
Водный продукт может иметь значение 8АК в диапазоне от около 2 до около 8. Целевое или желательное значение 8АК, однако, может зависеть от одного или более факторов в сельскохозяйственном предприятии. Например, целевое значение 8АК зависит от типа сельскохозяйственных культур, выращиваемых в предприятии, от стадии роста одной или более сельскохозяйственных культур в предприятии и от состояния почвы, включая инфильтрацию воды, содержание натрия и/или щелочность почвы. Конкретные нормы, которые могут быть использованы для представления одной или более целевых характеристик ирригационной воды, включают таковые, указанные Организацией ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства (РАО). Например, уровень обменного натрия, который может коррелировать со значением 8АК, может служить в качестве желательного характеристического значения для воды, употребляемой для ирригационных целей. В частности, чувствительные сельскохозяйственные культуры, такие как, но не ограниченные таковыми, фрукты, орехи и цитрусовые, типично требуют применения ирригационной воды, имеющей значение 8АК до около 8; прочие чувствительные сельскохозяйственныеThe aqueous product may have a value of 8 AA in the range of from about 2 to about 8. The target or desired value of 8 AA, however, may depend on one or more factors in the agricultural enterprise. For example, the target value of 8AK depends on the type of crops grown in the plant, the stage of growth of one or more crops in the plant, and soil conditions, including water infiltration, sodium, and / or soil alkalinity. Specific standards that can be used to represent one or more target characteristics of irrigation water include those specified by the United Nations Food and Agriculture Organization (RAO). For example, the level of metabolic sodium, which may correlate with a value of 8 AA, may serve as a desirable characteristic value for water used for irrigation purposes. In particular, sensitive crops, such as, but not limited to, fruits, nuts, and citrus fruits, typically require irrigation water having a value of 8 AA to about 8; other sensitive agricultural
- 8 017151 культуры, такие как бобовые, могут быть устойчивыми к ирригационной воде, имеющей значение 8АК до около 18; умеренно толерантные сельскохозяйственные культуры, такие как клевер, овес и рис, могут выдерживать ирригационную воду, имеющую значение 8ЛК до уровня от около 18 до 46; и устойчивые сельскохозяйственные культуры, такие как, но не ограниченные таковыми, пшеница, ячмень, томаты, свекла и пырей удлиненный, могут выносить ирригационную воду, имеющую значение 8ЛК вплоть до уровня от около 46 до 102.- 8 017151 crops, such as legumes, can be resistant to irrigation water having a value of 8 AA to about 18; moderately tolerant crops such as clover, oats and rice can withstand irrigation water, which has a value of 8LK to a level of from about 18 to 46; and sustainable crops, such as, but not limited to, wheat, barley, tomatoes, beets and wheat grass elongated, can tolerate irrigation water of 8LK value up to levels from about 46 to 102.
Проблемы инфильтрации типично возникают, когда ирригационная вода не поступает в почву и становится недоступной для сельскохозяйственных культур. В отличие от проблем засоления, которые сокращают доступность воды, проблемы инфильтрации могут эффективно уменьшать количество воды, доступной для употребления сельскохозяйственными культурами. Инфильтрация воды может возрастать с повышением засоленности и может снижаться с уменьшением засоленности или возрастанием содержания натрия относительно кальция и магния. Далее вода с малой соленостью, менее чем около 0,5 й8/ш (децисименс/м, соответственно г/л), типично является коррозионно-агрессивной и имеет склонность вымывать из поверхностного слоя почвы растворимые минералы и соли, такие как кальциевые, которые, в свою очередь, могут снижать агрегирование и структурирование почвы. Почва без соли или имеющая низкое содержание соли имеет склонность к диспергированию на мелкие частицы почвы, которые забивают поровые пространства, интенсивно закупоривая поверхность почвы и снижая скорость инфильтрации воды. Почва может быть склонна к формированию корки, которая сокращает количество воды, поступающей в подповерхностный слой, и также может препятствовать колошению сельскохозяйственных культур. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления изобретения желательное качество воды может быть далее основано на солености ирригационной воды. Например, фиг. 4, которая основывается на публикации авторов Ауегк, Р.8. и \Усйео1. ЭЛУ., озаглавленной Качество воды для сельского хозяйства, издание РАО 1тда1юи аий Птатаде, статья 29, теу. 1, Организация ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства, 1989, 1994, и которая показывает влияние солености, представленной в виде концентрации растворенных твердых веществ (ΤΏ8), и значения 8АК на инфильтрацию, может в совокупности представить желательные уровни солености и значений 8АК ирригационной воды, которые сокращают или исключают проблемы инфильтрации. На фиг. 4 свойства морской воды были использованы для выведения значений концентрации растворенных твердых веществ (ΤΏ8) из данных удельной электропроводности согласно вышеприведенной литературной ссылке. В частности, корреляции между плотностью и соленостью и между соленостью и удельной электропроводностью морской воды при температуре 20°С были определены на основе опубликованных физических свойств. Эти корреляции затем были использованы для преобразования значений удельной электропроводности морской воды из вышеназванной литературной ссылки в соответствующие концентрации растворенных твердых веществ (ΤΌ8), которые затем были отображены на графике относительно соответствующих значений 8АК для получения норм инфильтрации, представленных на фиг. 4.Infiltration problems typically arise when irrigation water does not enter the soil and becomes inaccessible to crops. Unlike salinization problems that reduce water availability, infiltration problems can effectively reduce the amount of water available for consumption by crops. Water infiltration may increase with increasing salinity and may decrease with decreasing salinity or increasing sodium relative to calcium and magnesium. Further, water with low salinity, less than about 0.5 8 8 / W (decimiens / m, respectively g / l), is typically corrosive and tends to wash out soluble minerals and salts, such as calcium, which, in turn, can reduce soil aggregation and structuring. Soil without salt or having a low salt content has a tendency to disperse into small soil particles that clog pore spaces, intensively clogging the soil surface and reducing the rate of water infiltration. Soil may be prone to crust, which reduces the amount of water entering the subsurface layer and can also inhibit the earing of crops. Thus, in some embodiments, the desired water quality may be further based on the salinity of the irrigation water. For example, FIG. 4, which is based on the publication of the authors Auegg, R.8. and \ Usyeo 1. ELU., Entitled Water quality for agriculture, edition of RAO 1, the United Nations Food and Agriculture Organization, 1989, 1994, and which shows the effect of salinity represented by the concentration of dissolved solids (ΤΏ8) and 8AK values on infiltration, can collectively represent the desired salinity and 8AK values of irrigation water that reduce or eliminate infiltration problems. In FIG. The 4 properties of seawater were used to derive the values of the concentration of dissolved solids (ΤΏ8) from the electrical conductivity data according to the above literature reference. In particular, correlations between density and salinity and between salinity and electrical conductivity of sea water at a temperature of 20 ° C were determined on the basis of published physical properties. These correlations were then used to convert the electrical conductivities of the sea water from the above references to the corresponding concentrations of dissolved solids (ΤΌ8), which were then plotted against the corresponding 8AK values to obtain the infiltration rates shown in FIG. 4.
Дальнейшие варианты осуществления изобретения также могут представлять пригодную ирригационную воду, когда она имеет композиционное характеристическое значение, такую как имеющую значение 8АК менее чем около 8, в то же время имеющую уровень растворенных твердых веществ (ΤΌ8) около 1500 миллионных долей или более.Further embodiments of the invention may also be suitable irrigation water when it has a compositional characteristic value, such as having an AA value of less than about 8, while having a dissolved solids level (ΤΌ8) of about 1500 ppm or more.
Некоторые варианты осуществления изобретения могут представлять системы и способы обессоливания, которые селективно удаляют нежелательные частицы, которые отличаются от таких неселективных способов обессоливания, каковые основываются на процессах термической сепарации или сепарации под давлением. Далее некоторые системы и способы согласно изобретению могут представлять поток водного продукта без необходимости дальнейшего добавления предпочтительных частиц. Например, изобретение может давать ирригационную воду, которая не предусматривает дальнейшего регулирования характеристических значений путем добавления дополнительных частиц.Some embodiments of the invention may provide desalination systems and methods that selectively remove unwanted particles that differ from those non-selective desalination methods that are based on thermal or pressure separation processes. Further, some systems and methods according to the invention may represent an aqueous product stream without the need for further addition of preferred particles. For example, the invention may produce irrigation water that does not further control the characteristic values by adding additional particles.
Фиг. 3 иллюстрирует дальнейшие признаки и аспекты изобретения. Система обработки 300, иллюстрированная в качестве примера, может включать первую разделительную установку 304 и вторую разделительную установку 306. Разделительная установка 304 и 306 типично обрабатывает жидкость из одного или более источников 302. Обрабатываемая вода из источника 302 типично содержит высокий или неприемлемый уровень растворенных частиц. Одна или более разделительных установок тем самым могут быть использованы, по меньшей мере, для частичного удаления одной или более нежелательных частиц из воды или снижения концентрации таковых. Как иллюстрировано в качестве примера, обработанная вода из разделительной установки 304 может быть скомбинирована с обработанной водой из разделительной установки 306 в одной или более операциях смешения или смесителе 308 для получения потока обработанной воды, имеющей желательные свойства и/или характеристики для пункта применения 314. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения обработанная вода может быть сделана пригодной для употребления в качестве питьевой воды и/или воды для плавательных бассейнов в одном или более пунктах применения 314.FIG. 3 illustrates further features and aspects of the invention. The treatment system 300, illustrated by way of example, may include a first separation plant 304 and a second separation plant 306. The separation plant 304 and 306 typically process liquid from one or more sources 302. The treated water from source 302 typically contains a high or unacceptable level of dissolved particles. One or more separation plants can thus be used, at least in part, to remove one or more unwanted particles from water or to reduce their concentration. As illustrated by way of example, treated water from separation plant 304 may be combined with treated water from separation plant 306 in one or more mixing operations or a mixer 308 to produce a treated water stream having desired properties and / or characteristics for application 314. B in accordance with some embodiments of the invention, the treated water can be made suitable for use as drinking water and / or water for swimming pools in one or more application points 314.
Первая разделительная установка 304 может представлять собой установку электрической сепарации или установку сепарации под давлением. Подобным образом, вторая разделительная установка 306The first separation unit 304 may be an electrical separation unit or a pressure separation unit. Similarly, the second separation unit 306
- 9 017151 может представлять собой установку электрической сепарации или установку сепарации под давлением. В соответствии с некоторыми аспектами изобретения разделительная установка 304 удаляет по меньшей мере часть из множества нежелательных частиц в обрабатываемой воде из источника 302. В некоторых случаях первая разделительная установка может без разбора удалять по меньшей мере часть из множества нежелательных частиц из обрабатываемой воды. Например, первая разделительная установка может использовать способы, основанные на обратном осмосе (ВО) и/или нанофильтрации (ΝΕ), для удаления типично без предпочтения или селективности по меньшей мере части любых нежелательных частиц. Поток обработанной воды, полученной из установки сепарации под давлением, предпочтительно превосходит требования к качеству питьевой воды.- 9 017151 may be an electrical separation unit or a pressure separation unit. In accordance with some aspects of the invention, the separation unit 304 removes at least a portion of the plurality of unwanted particles in the treated water from the source 302. In some cases, the first separation unit may indiscriminately remove at least a portion of the plurality of unwanted particles from the treated water. For example, the first separation unit may use reverse osmosis (BO) and / or nanofiltration (ΝΕ) based methods to typically remove, without preference or selectivity, at least a portion of any undesired particles. The treated water stream obtained from the separation unit under pressure preferably exceeds the requirements for the quality of drinking water.
Вторая разделительная установка может удалять одну или более нежелательных частиц из потока обрабатываемой воды. В некоторых случаях разделительная установка селективно удаляет по меньшей мере часть одной или более нежелательных частиц из воды для получения потока водного продукта. Если поток водного продукта из второй разделительной установки оказывается не в состоянии соответствовать требованиям к качеству питьевой воды или превосходить таковые, часть обработанной воды из первой разделительной установки, которая превосходит требования к качеству питьевой воды, может быть введена или примешана к таковой. Например, где первая разделительная установка дает водный продукт, имеющий уровень растворенных твердых веществ (ΤΏ8) около 250 мг/л, и вторая разделительная установка дает водный продукт, имеющий уровень растворенных твердых веществ (ΤΏ8) около 1000 мг/л, потоки водного продукта могут быть смешаны в объемном соотношении около 2:1 для получения смешанного продукта, имеющего уровень растворенных твердых веществ (ΤΏ8) около 500 мг/л. Целевой уровень может представлять собой концентрацию, которая соответствует или превосходит одну или более норм, предложенных Всемирной Организацией Здравоохранения. Другие потоки воды также могут быть смешаны с одним или более потоками продукта из разделительных установок согласно изобретению для получения питьевой воды и/или воды для плавательных бассейнов, которая соответствует или превосходит нормы или требования, типично установленные правительственными регулятивными организациями.The second separation unit may remove one or more unwanted particles from the treated water stream. In some cases, the separation unit selectively removes at least a portion of one or more unwanted particles from the water to produce an aqueous product stream. If the flow of the aqueous product from the second separation unit is not able to meet or exceed the requirements for the quality of drinking water, a portion of the treated water from the first separation unit that exceeds the requirements for the quality of drinking water may be introduced or mixed with it. For example, where the first separation unit gives an aqueous product having a dissolved solids level (ΤΏ8) of about 250 mg / l, and the second separation unit gives an aqueous product having a dissolved solids level (ΤΏ8) of about 1000 mg / l, water product streams can be mixed in a volume ratio of about 2: 1 to obtain a mixed product having a dissolved solids level (ΤΏ8) of about 500 mg / l. The target level may be a concentration that meets or exceeds one or more of the standards proposed by the World Health Organization. Other water streams can also be mixed with one or more product streams from separation plants according to the invention to produce drinking water and / or swimming pool water that meets or exceeds the norms or requirements typically set by government regulatory organizations.
Один или более потоков отходов из первой разделительной установки, типично содержащие относительно высокие уровни частиц, удаленных из первого потока обработанного продукта, могут быть выведены в канализацию, направлены к одному или более вспомогательным пунктам применения 310 или возвращены в источник 302. Дальнейшие варианты осуществления изобретения рассматривают комбинирование потоков сточных вод с водой из источника 302 через трубопровод 322 для обработки во второй разделительной установке. Вторичный поток, или поток сточных вод из второй разделительной установки, также может быть выведен в канализацию, направлен к одному или более вспомогательным пунктам применения 310 и/или 312, возвращен в источник 302, как показано, через трубопровод 316.One or more waste streams from the first separation unit, typically containing relatively high levels of particles removed from the first processed product stream, can be discharged into the sewer, sent to one or more auxiliary applications 310, or returned to source 302. Further embodiments of the invention are contemplated. combining wastewater streams with water from a source 302 through a processing pipe 322 in a second separation unit. The secondary stream, or wastewater stream from the second separation unit, can also be discharged into the sewer, directed to one or more auxiliary points of application 310 and / or 312, returned to the source 302, as shown, through the pipeline 316.
Как отмечено выше, вспомогательные системы могут быть использованы в системах и способах согласно изобретению в операциях последующей обработки. Например, одна или более систем дезинфекции, таких как таковые, которые подвергают облучению, окисляют или иным образом сокращают микробиологическую активность в воде, могут быть размещены для дальнейшей обработки воды. Далее могут быть также применены одна или более систем хранения, как обсуждается выше.As noted above, auxiliary systems can be used in the systems and methods of the invention in post-processing operations. For example, one or more disinfection systems, such as those that irradiate, oxidize, or otherwise reduce microbiological activity in water, can be placed to further treat the water. Further, one or more storage systems may also be applied, as discussed above.
Некоторые признаки изобретения включают системы и способы, включающие установку электрической сепарации, которая использует селективные мембраны, как обсуждается выше. Как иллюстрировано на фиг. 7, качество обработанной воды, что, например, представляется содержанием растворенных твердых веществ (ΤΌ8), может быть обусловлено селективностью используемой мембраны. Фиг. 8А и 8В показывают производительности селективных разделительных установок в соответствии с некоторыми аспектами изобретения. Как показано на фиг. 8А, вода, имеющая желательный набор характеристик, может быть получена для орошения сельскохозяйственных культур при применении установки электрической сепарации. В некоторых вариантах осуществления изобретения установки электрической сепарации используют селективные мембраны для одновалентных частиц, чтобы облегчить обработку воды, такой как морская вода и/или солоноватая вода, для получения воды, пригодной для орошения в сельскохозяйственных предприятиях. Напротив, неселективные способы или даже селективные технологии для неодновалентных частиц, такие как таковые, которые включают установки обратного осмоса, перегонные установки, а также нанофильтрацию, не могут гибко обеспечивать получение воды, которая удовлетворяет целевым характеристикам. Фиг. 8В, в частности, иллюстрирует, что установка электрической сепарации, включающая селективные мембраны для одновалентных частиц, может давать обработанную воду, имеющую приемлемое значение степени адсорбции натрия относительно содержания растворенных твердых веществ (ΤΏ8) около 2500 или даже 3000 миллионных долей. Таким образом, некоторые аспекты изобретения могут представлять системы и способы, которые целенаправленно удаляют нежелательные частицы, в то же время оставляя менее нежелательные частицы.Some features of the invention include systems and methods, including an electrical separation unit that uses selective membranes, as discussed above. As illustrated in FIG. 7, the quality of the treated water, which, for example, appears to be the content of dissolved solids (ΤΌ8), may be due to the selectivity of the membrane used. FIG. 8A and 8B show the performance of selective separation plants in accordance with some aspects of the invention. As shown in FIG. 8A, water having a desired set of characteristics can be obtained for irrigation of crops using an electric separation apparatus. In some embodiments of the invention, the electrical separation apparatus uses selective monovalent particle membranes to facilitate the processing of water, such as seawater and / or brackish water, to produce water suitable for irrigation in agricultural enterprises. On the contrary, non-selective methods or even selective technologies for non-monovalent particles, such as those that include reverse osmosis plants, distillation plants, and nanofiltration, cannot flexibly provide water that satisfies the target characteristics. FIG. 8B, in particular, illustrates that an electrical separation unit, including selective membranes for monovalent particles, can produce treated water having an acceptable degree of sodium adsorption relative to the dissolved solids content (ΤΏ8) of about 2500 or even 3000 ppm. Thus, some aspects of the invention may provide systems and methods that purposely remove unwanted particles while leaving less unwanted particles.
Далее поскольку некоторые варианты осуществления изобретения могут селективно удалять одновалентные частицы, любые полученные вторичные или концентрированные потоки должны быть менее чувствительными к масштабированию и засорениям. Этот признак преимущественно позволяет некоторым вариантам исполнения сепарации согласно изобретению работать при более высоких скоростях реFurther, since some embodiments of the invention can selectively remove monovalent particles, any resulting secondary or concentrated streams should be less sensitive to scaling and clogging. This feature advantageously allows some embodiments of the separation according to the invention to operate at higher pe
- 10 017151 генерации воды по сравнению с неселективными способами, поскольку объемное отношение любых вторичных потоков может быть эффективно понижено без нежелательного осаждения или при менее заметном таковом. Таким образом, некоторые варианты осуществления изобретения, направленные на системы и способы утилизации, которые селективно отделяют одновалентные частицы, могут действовать при более высоких скоростях регенерации по сравнению с неселективными разделительными установками, основанными на электродиализе (ΕΌ) и перегонке, и даже с гораздо более высокими скоростями регенерации по сравнению с разделительными установками, основанными на обратном осмосе (КО) и нанофильтрации (ΝΕ). Примечательно, что поскольку разделительные системы, основанные на обратном осмосе (КО) и нанофильтрации (ΝΕ), селективно понижают концентрацию неодновалентных частиц, эти процессы не могут эффективно обеспечивать получение обработанной воды, имеющей низкие значения 8ЛК.- 10 017151 water generation compared with non-selective methods, since the volume ratio of any secondary flows can be effectively reduced without unwanted precipitation or with less noticeable such. Thus, some embodiments of the invention aimed at disposal systems and methods that selectively separate monovalent particles can operate at higher regeneration rates compared to non-selective separation plants based on electrodialysis (ΕΌ) and distillation, and even with much higher regeneration rates compared to separation plants based on reverse osmosis (KO) and nanofiltration (ΝΕ). It is noteworthy that since separation systems based on reverse osmosis (KO) and nanofiltration (ΝΕ) selectively lower the concentration of non-monovalent particles, these processes cannot efficiently provide treated water having low values of 8LK.
Дальнейшее преимущество систем и способов селективной сепарации согласно изобретению имеет отношение к сокращению количества или удалению неионизированных частиц, которые оказывают незначительное влияние на рост сельскохозяйственных культур или не оказывают такового. Например, оксид кремния типично не удаляется предпочтительно в системах, основанных на электродиализе (ΕΌ) согласно изобретению, тем самым избегая любых проблем масштабирования или засорения во вторичных потоках, которые типично возникают, когда вода, содержащая оксид кремния, подвергается обработке в установках обратного осмоса (КО) и перегонных аппаратах. В дополнение, поскольку вторичные потоки некоторых вариантов осуществления изобретения типично имеют пониженные тенденции в плане масштабирования, скорости регенерации в системах и способах сепарации согласно изобретению являются более высокими, чем скорости регенерации в системах, основанных на обратном осмосе (КО) и перегонке.A further advantage of the selective separation systems and methods of the invention relates to reducing or removing non-ionized particles that have little or no effect on crop growth. For example, silicon oxide is typically not removed preferably in electrodialysis systems (ΕΌ) according to the invention, thereby avoiding any scaling or clogging problems in secondary streams that typically occur when water containing silicon oxide is treated in reverse osmosis plants ( KO) and distillation apparatuses. In addition, since the secondary streams of some embodiments of the invention typically have reduced scaling trends, the regeneration rates in the separation systems and methods of the invention are higher than the regeneration rates in reverse osmosis (KO) and distillation systems.
Контроллер 106 систем согласно изобретению может быть реализован с использованием одной или более компьютерных систем. Компьютерная система может представлять собой, например, компьютер общего назначения, такой как таковой, основанный на процессоре типа 1и1е1 ΡΕΝΤίυΜ®, процессоре Мо1ого1а РотегРС®, процессоре 8ии иИга8РАКС®, процессоре Не^1ей-Раскагй РА-Ш8С® или любом другом типе процессора или комбинации таковых. Компьютерная система может быть реализована с использованием специально запрограммированного оборудования специального назначения, например, специализированной для решения конкретной задачи интегральной микросхемы (А81С) или контроллеров, предназначенных для системы обработки воды.The controller 106 of the systems according to the invention can be implemented using one or more computer systems. A computer system may be, for example, a general-purpose computer, such as one, based on a 1i1e1 ΡΕΝΤίυΜ® processor, Mo1ogoa RotegRS® processor, 8ii and Iga8RAKS® processor, He ^ 1-Raskagi RA-Ш8С® processor, or any other type of processor or combinations thereof. A computer system can be implemented using specially programmed special-purpose equipment, for example, specialized for solving a specific task integrated circuit (A81C) or controllers designed for a water treatment system.
Компьютерная система может включать один или более процессоров, типично соединенных с одним или более устройствами памяти, которые могут включать, например, любые одно или более из устройств памяти в виде накопителя на дисках, устройства флэш-памяти, оперативного запоминающего устройства (КАМ), или другого устройства для хранения данных. Компонент или подсистема памяти типично применяется для хранения программ и данных во время работы системы 100 и/или компьютерной системы. Например, компонент памяти может быть использован для хранения накопленных данных относительно параметров за длительный период времени, а также производственных данных. Программное обеспечение, включая пакет программ для реализации вариантов осуществления изобретения, может сохраняться в компьютере в считываемом и/или распечатываемом виде на энергонезависимом носителе записи, и затем типично копироваться в подсистему памяти, в которой оно может быть затем исполнено с помощью одного или более процессоров. Такой пакет программ может быть написан на любом из множества языков программирования, например 1ауа, У18иа1 Вале, С, С#, или С++, Еойгаи, Ра§са1, Е1йе1, Ваис или любом из многообразия комбинаций таковых.A computer system may include one or more processors typically connected to one or more memory devices, which may include, for example, any one or more of memory devices in the form of a disk drive, flash memory device, random access memory (KAM), or another storage device. A memory component or subsystem is typically used to store programs and data during operation of system 100 and / or computer system. For example, a memory component can be used to store accumulated data regarding parameters over a long period of time, as well as production data. Software, including a software package for implementing embodiments of the invention, may be stored in a computer in readable and / or printed form on a non-volatile recording medium, and then typically copied to a memory subsystem in which it can then be executed using one or more processors. Such a software package can be written in any of a variety of programming languages, for example 1AUA, U18IA1 Vale, C, C #, or C ++, Eoygai, Raga1, E1ye1, Vais or any of a variety of combinations thereof.
Компоненты компьютерной системы могут быть связаны с помощью системы с внутренними связями, которая может включать одну или более шин, которые обеспечивают коммуникацию между компонентами, которые интегрированы внутри одного устройства и/или связаны с сетью, которая создает коммуникацию или взаимодействие между компонентами, которые располагаются в отдельных устройствах. Система с внутренними связями типично обеспечивает взаимосвязи, включающие, но не ограничивающиеся таковыми, данные и машинные команды, для взаимообмена между компонентами системы.The components of a computer system can be connected using an interconnected system, which can include one or more buses that provide communication between components that are integrated within the same device and / or connected to a network that creates communication or interaction between components that are located in individual devices. An interconnected system typically provides interconnections, including but not limited to data and machine instructions, for interchange between system components.
Компьютерная система может также включать одно или более устройств ввода, например клавиатуру, мышь, трекбол-мышь, микрофон, сенсорный экран, и одно или более устройств вывода, например, принтерное устройство, экран монитора или динамик. В дополнение, компьютерная система может содержать один или более интерфейсов, которые могут соединять компьютерную систему с сетью связи, в дополнение или в качестве альтернативы сети, которая может быть сформирована одним или более компонентами системы.A computer system may also include one or more input devices, such as a keyboard, mouse, trackball mouse, microphone, touch screen, and one or more output devices, such as a printer device, monitor screen, or speaker. In addition, the computer system may comprise one or more interfaces that can connect the computer system to a communication network, in addition to or as an alternative to a network that may be formed by one or more system components.
Согласно одному или более вариантам осуществления изобретения одно или более устройств ввода может включать датчики для измерения параметров. Альтернативно, датчики, дозировочные клапаны и/или насосы, или все из этих компонентов могут быть соединены с сетью связи, которая находится в оперативном режиме соединения с компьютерной системой. Например, один или более датчиков 108 могут быть скомпонованы как устройства ввода, которые непосредственно связаны с контроллером 106, дозировочные клапаны, насосы и/или компоненты установки 102 могут быть скомпонованы как устройAccording to one or more embodiments of the invention, one or more input devices may include sensors for measuring parameters. Alternatively, sensors, metering valves and / or pumps, or all of these components, can be connected to a communications network that is online with a computer system. For example, one or more sensors 108 can be configured as input devices that are directly connected to the controller 106, metering valves, pumps and / or components of the installation 102 can be configured as a device
- 11 017151 ства вывода, которые соединены с контроллером 108. Любые один или более из таких субкомпонентов или подсистем могут быть связаны с еще одной компьютерной системой или компонентом, чтобы быть в коммуникации с компьютерной системой через сеть связи. Такая конфигурация позволяет одному датчику располагаться на значительном отдалении от еще одного датчика или позволяет любому датчику быть расположенным на существенном расстоянии от любой подсистемы и/или контроллера, в то же время обеспечивая обмен данными между таковыми.- 11 017151 outputs that are connected to the controller 108. Any one or more of these subcomponents or subsystems may be connected to another computer system or component to be in communication with the computer system via a communication network. This configuration allows one sensor to be located at a considerable distance from another sensor or allows any sensor to be located at a significant distance from any subsystem and / or controller, while at the same time providing data exchange between them.
Контроллер может включать один или более компьютерных носителей информации, таких как считываемые и/или распечатываемые энергонезависимые носители записи, на которых могут сохраняться сигналы, которые определяют программу, исполняемую одним или более процессорами. Носитель может, например, представлять собой компакт-диск или флэш-память. В типичной операции процессор может вызывать данные, такие как команды, которые реализуют один или более вариантов осуществления изобретения, для прочтения с носителя данных в память, которая позволяет быстрее получить доступ к информации с помощью одного или более процессоров, чем с помощью этого носителя. Память типично является оперативной памятью прямого доступа, такой как динамическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (ΌΚΆΜ), или запоминающее устройство статического типа (8КА.М), или другие пригодные устройства, которые облегчают передачу информации на один или более процессоров или от таковых.The controller may include one or more computer storage media, such as readable and / or printable non-volatile recording media, on which signals can be stored that determine the program executed by one or more processors. The medium may, for example, be a CD or flash memory. In a typical operation, a processor may call data, such as instructions that implement one or more embodiments of the invention, to read from a storage medium into memory, which allows faster access to information using one or more processors than with that medium. The memory is typically direct access random access memory, such as random access memory (,), or static type memory (8KA.M), or other suitable devices that facilitate the transfer of information to or from one or more processors.
Хотя контрольная система описана в качестве примера как один тип компьютерной системы, с помощью которой могут быть реализованы разнообразные аспекты изобретения, следует принимать во внимание, что изобретение не ограничивается реализацией с помощью программного обеспечения, или на компьютерной системе, показанной в качестве примера.Although the control system is described as an example as one type of computer system with which various aspects of the invention can be implemented, it should be appreciated that the invention is not limited to software implementation, or on the computer system shown as an example.
Действительно, скорее, чем быть реализованно, например, с помощью компьютерной системы общего назначения, контроллера или компонентов или субсекций таковых, оно может быть альтернативно исполнено как специализированная система или специализированный контроллер с программируемой логикой (РЬС), или в системе многопунктового управления. Далее следует принимать во внимание, что один или более признаков или аспектов изобретения могут быть реализованы с помощью пакета программ, оборудования или программно-аппаратных средств, или любых комбинаций таковых. Например, один или более сегментов алгоритма, исполняемого контроллером 106, может быть выполнен в отдельном компьютере, который, в свою очередь, может быть связан через одну или более сетей.Indeed, rather than being implemented, for example, using a general-purpose computer system, a controller, or components or subsections thereof, it can alternatively be implemented as a specialized system or a specialized programmable logic controller (PBC), or in a multi-point control system. It should further be appreciated that one or more of the features or aspects of the invention may be implemented using a software package, hardware, or firmware, or any combination thereof. For example, one or more segments of the algorithm executed by the controller 106 may be executed in a separate computer, which, in turn, may be connected through one or more networks.
Хотя разнообразные варианты осуществления, показанные в качестве примера, были описаны как использующие датчики, следует принимать во внимание, что изобретение этим не ограничивается. Изобретение рассматривает модификации существующего оборудования для модернизации одной или более систем, подсистем или компонентов, и исполнения способов согласно изобретению. Таким образом, например, существующее предприятие, в особенности сельскохозяйственное или выращивающее культуры предприятие, может быть модифицировано для включения одной или более систем, скомпонованных для получения ирригационной воды, питьевой воды или обеих, соответственно любому одному или более вариантам осуществления, обсуждаемым здесь в качестве примеров. Альтернативно, существующие системы, и/или компоненты, или подсистемы таковых могут быть модифицированы для выполнения любых одного или более действий согласно изобретению.Although the various embodiments shown by way of example have been described as using sensors, it should be appreciated that the invention is not limited to this. The invention contemplates modifications to existing equipment for the modernization of one or more systems, subsystems or components, and the execution of the methods of the invention. Thus, for example, an existing plant, in particular an agricultural or crop-growing plant, can be modified to include one or more systems configured to produce irrigation water, drinking water, or both, respectively, to any one or more of the embodiments discussed here as examples . Alternatively, existing systems and / or components or subsystems thereof may be modified to perform any one or more of the activities of the invention.
ПримерыExamples
Назначение и преимущества этих и прочих вариантов осуществления изобретения могут быть далее поняты из нижеприведенных примеров, которые иллюстрируют полезные свойства и/или преимущества одной или более систем и способов согласно изобретению, но не показывают всей области изобретения.The purpose and advantages of these and other embodiments of the invention can be further understood from the following examples, which illustrate the useful properties and / or advantages of one or more systems and methods according to the invention, but do not show the entire scope of the invention.
Пример 1.Example 1
Этот пример описывает ожидаемую производительность установки электродиализа, когда она применяется для селективного удаления одновалентных катионов из обрабатываемого потока и получения обработанной воды, имеющей более низкое значение 8АК.This example describes the expected performance of the electrodialysis unit when it is used to selectively remove monovalent cations from the treated stream and produce treated water having a lower value of 8 AA.
Фиг. 5 представляет собой график, показывающий значение 8АК в обработанной воде при использовании разнообразных селективных мембран для одновалентных частиц, с различными уровнями селективности. Как показано, если приемлемое или желательное значение 8АК составляет менее чем около 6, то уровень растворенных твердых веществ (ΤΏ8) около 3500 миллионных долей может быть достигнут с помощью селективной мембраны для одновалентных частиц, имеющей селективность около 5. Кроме того, если приемлемое или желательное значение 8АК составляет менее чем около 3, то уровень растворенных твердых веществ (ΤΏ8) около 2700 миллионных долей может быть достигнут с помощью селективной мембраны для одновалентных частиц, имеющей селективность около 10.FIG. 5 is a graph showing the value of 8 AA in treated water using a variety of selective membranes for monovalent particles, with different levels of selectivity. As shown, if an acceptable or desired value of 8 AA is less than about 6, then a level of dissolved solids (ΤΏ8) of about 3,500 ppm can be achieved using a selective monovalent particle membrane having a selectivity of about 5. In addition, if acceptable or desirable the value of 8AK is less than about 3, then the level of dissolved solids (ΤΏ8) of about 2700 ppm can be achieved using a selective monovalent particle membrane having a selectivity of about 10.
Прогнозируемое энергопотребление для установки электродиализа (ΕΌ) является меньшим, чем прогнозируемое потребление, необходимое для установки обратного осмоса (ΚΌ).The predicted energy consumption for the electrodialysis unit (ΕΌ) is less than the predicted energy required for the reverse osmosis installation (ΚΌ).
Далее прогнозируемая энергия, требуемая для обработки воды в установке электрической сепарации согласно изобретению, предполагается находящейся в линейной зависимости от солености обрабатываемой воды. В некоторых вариантах осуществления изобретения температура подаваемого сырьевого потока может быть отрегулирована для сокращения энергии, нужной для обеспечения экономичной сепарации в установке электрической сепарации. Например, повышение температуры подаваемого сырьевого потока,Further, the predicted energy required for water treatment in the electric separation unit according to the invention is assumed to be linearly dependent on the salinity of the water being treated. In some embodiments of the invention, the temperature of the feed stream may be adjusted to reduce the energy needed to provide economical separation in an electrical separation unit. For example, increasing the temperature of the feed stream,
- 12 017151 состоящего из морской воды, примерно на 25°С для достижения в продукте уровня растворенных твердых веществ (ΤΌ8) около 1500 миллионных долей и регенерации около 50%, может иметь результатом снижение прогнозируемого энергопотребления примерно на 6% в модуле электродиализа (ΕΌ).- 12 017151 consisting of sea water, by about 25 ° С to achieve a dissolved solids level (ΤΌ8) of about 1500 ppm in the product and about 50% regeneration, may result in a decrease in the predicted energy consumption of about 6% in the electrodialysis module (ΕΌ) .
Пример 2.Example 2
Этот пример описывает производительность системы, использующей способ согласно изобретению, каковой, по существу, представлен в схематической иллюстрации фиг. 1 за исключением того, что для регулирования рабочего параметра системы контроллер не применялся.This example describes the performance of a system using the method according to the invention, which is essentially presented in a schematic illustration of FIG. 1 except that the controller was not used to control the operating parameter of the system.
Колонна (стэк) электродиализа (ΕΌ) состояла из десяти эффективных парных ячеек из камер концентрата и камер фильтрата, пяти парных ячеек в нисходящем потоке жидкости и пяти парных ячеек в восходящем потоке жидкости, составляя для всего потока жидкости в целом рабочий маршрут около 28 дюймов (711,2 мм). В парных ячейках использовались катионселективные мембраны, гомогенные селективные мембраны для одновалентных ионов с СМ8 (системой контроля состояния мембраны) от фирмы Токиуата СогрогаЕоп для преимущественного удаления катионов натрия, и гетерогенные ионообменные мембраны для анионселективной мембраны (анионная мембрана ΙΟΝΡυΚΕ™, толщина 0,018 дюйма (0,457 мм)). Разделительные прокладки, которые имели толщину 0,020 дюйма (0,508 мм), и экструдированные экраны с примерно 70%-ной открытой поверхностью и толщиной 0,020 дюйма (0,508 мм), были использованы, чтобы, по меньшей мере частично, сформировать камеры. Установка электродиализа (ΕΌ) работала при приложенном потенциале около 2 В на парную ячейку, через титановые электроды с покрытием из оксида рутения (КиО2).The column (stack) of electrodialysis (ΕΌ) consisted of ten effective paired cells from the concentrate chambers and filtrate chambers, five paired cells in a downward fluid flow and five paired cells in an upward fluid flow, making up for the entire fluid flow as a whole a working route of about 28 inches ( 711.2 mm). The paired cells used cation-selective membranes, homogeneous selective membranes for monovalent ions with CM8 (membrane state monitoring system) from Tokiuat SogrogEop for the preferential removal of sodium cations, and heterogeneous ion-exchange membranes for anion-selective membranes (ΙΟΝΡυΚΕ ™ anion membrane, 0.45 inch thick (0.018 mm) ( )). Dividing pads that had a thickness of 0.020 inches (0.508 mm) and extruded screens with about 70% open surface and a thickness of 0.020 inches (0.508 mm) were used to form chambers at least partially. The electrodialysis unit (ΕΌ) worked at an applied potential of about 2 V per pair cell, through titanium electrodes coated with ruthenium oxide (CuO 2 ).
Подаваемую сырьевую воду готовили растворением синтетической смеси морской соли Ιηδΐαηΐ Осеап®, производимой фирмой 8рес!гит Вгап'к 1пс., в деминерализованной воде. Хлорид натрия добавляли по необходимости для получения сырьевого раствора, который имел значение 8ЛК морской воды (около 54).The feed water was prepared by dissolving a synthetic mixture of sea salt Ιηδΐαηΐ Oseap®, manufactured by 8resgit Vgap'k 1ps., In demineralized water. Sodium chloride was added as necessary to obtain a raw solution, which had a value of 8LK of sea water (about 54).
Модуль работал в режиме однократной циркуляции, в котором как разбавленный, так и концентрированный потоки возвращались в сырьевой резервуар. Электродные камеры были скомпонованы как камеры разбавления и питались отдельно. Концентрации кальциевых и магниевых частиц в подаваемом сырьевом потоке и потоке продукта определяли стандартными методами титрования. Уровень растворенных твердых веществ (ΤΌ8) рассчитывали, основываясь на измеренном значении удельной электропроводности. Концентрацию натрия также рассчитывали.The module worked in a single circulation mode, in which both diluted and concentrated flows were returned to the feed tank. The electrode chambers were arranged as dilution chambers and fed separately. The concentrations of calcium and magnesium particles in the feed stream and product stream were determined by standard titration methods. The level of dissolved solids (ΤΌ8) was calculated based on the measured conductivity. Sodium concentration was also calculated.
Табл. 1 и 2 соответственно показывают характеристики входных и продуктовых водных потоков. Как показано в табл. 2, системы и способы согласно изобретению могут давать поток водного продукта, имеющего одну или более желательных характеристик. Например, системы и способы согласно изобретению могут селективно снижать концентрацию одновалентных частиц для получения воды, имеющей желательное значение 8ЛК.Tab. 1 and 2 respectively show the characteristics of the input and product water flows. As shown in the table. 2, the systems and methods of the invention may produce an aqueous product stream having one or more desired characteristics. For example, the systems and methods of the invention can selectively reduce the concentration of monovalent particles to produce water having the desired value of 8LK.
Далее представленные в таблицах данные показывают, что сочетание двух или более установок электрической сепарации может обеспечить получение обработанной воды, имеющей желательное значение 8ЛК. То есть первая установка электрической сепарации может понижать значение 8ЛК водного потока для формирования потока промежуточного продукта, имеющего промежуточное значение 8ЛК. Поток промежуточного продукта, в свою очередь, может быть введен во вторую установку электрической сепарации для получения обработанной воды, имеющей желательное значение 8ΆΒ. В частности, фиг. 6 показывает, что уровень растворенных твердых веществ (ΤΌ8) и значение 8ЛК могут быть снижены до желательных уровней с использованием установки электродиализа (ΕΌ), имеющей селективные мембраны для одновалентных частиц, примерно в три стадии, основываясь на этой компоновке. Прочие конфигурации могут включать больше или меньше стадий для достижения одной или более желательных характеристик воды.Further, the data presented in the tables show that a combination of two or more electrical separation plants can provide treated water having a desired value of 8LK. That is, the first installation of electrical separation can lower the value of 8LK of the water stream to form an intermediate product stream having an intermediate value of 8LK. The intermediate product stream, in turn, can be introduced into the second electric separation unit to produce treated water having a desired value of 8ΆΒ. In particular, FIG. 6 shows that the level of dissolved solids (ΤΌ8) and the value of 8LK can be reduced to the desired levels using an electrodialysis unit (ΕΌ) having selective membranes for monovalent particles in approximately three stages, based on this arrangement. Other configurations may include more or less stages to achieve one or more desired water characteristics.
Далее данные показывают, что разнообразные параметры могут быть отрегулированы для точного соответствия значения 8ЛК в водном продукте. Например, для достижения целевого значения 8ЛК может быть повышен или понижен расход обрабатываемой жидкости. Альтернативно или в сочетании с регулированием расхода жидкости приложенный потенциал и/или общая длина маршрута потока жидкости могут быть использованы в качестве регулируемых рабочих параметров в одном или более аспектах изобретения.Further, the data show that a variety of parameters can be adjusted to exactly match the value of 8LK in the aquatic product. For example, to achieve the target value of 8LK, the flow rate of the processed fluid can be increased or decreased. Alternatively or in combination with fluid flow control, the applied potential and / or total length of the fluid flow path can be used as adjustable operating parameters in one or more aspects of the invention.
- 13 017151- 13 017151
Таблица 1Table 1
Характеристики подаваемого сырьевого потокаFeed Characteristics
Таблица 2table 2
Характеристики потока продуктаProduct Flow Characteristics
Пример 3.Example 3
Этот пример сравнивает производительность установки электрической сепарации с производительностью установок термической сепарации и сепарации под давлением.This example compares the performance of an electrical separation unit with that of a thermal and pressure separation unit.
Использованный модуль электродиализа (ΕΌ) имел десять парных ячеек в извилистом маршруте потока жидкости, чтобы поток проходил через пять парных ячеек камер разбавления и концентрирования, затем поворачивая и проходя еще через пять парных ячеек. Каждая ячейка в модуле была составлена экраном и разделительной прокладкой с толщиной 0,020 дюйма (0,508 мм). Ячейки имели размеры 14 дюймов (355,6 мм) на 1,2 дюйма (30,5 мм). Использованная катионселективная мембрана для одновалентных ионов представляла собой мембрану с СМ3 от фирмы Токиуата Зоба Согрогабоп. В качестве анионселективной мембраны использовали гетерогенную мембрану ΙΟΝΡυΚΕ™. В модуле электродиализа (ΕΌ) применяли титановые пластины с платиновым покрытием. Величины приложенных напряжения и силы тока, скорости течения и составы сырьевого потока варьировали для получения разнообразных условий эффективной селективности.The used electrodialysis module (ΕΌ) had ten paired cells in a winding fluid flow path so that the flow passed through five paired cells of the dilution and concentration chambers, then turned and passed through five more paired cells. Each cell in the module was composed of a shield and a spacer strip with a thickness of 0.020 inches (0.508 mm). The cells were 14 inches (355.6 mm) by 1.2 inches (30.5 mm) in size. The cation-selective membrane used for monovalent ions was a CM3 membrane from Tokiuat Zob Sogrogabop. A еннуюυΙΟΝΡ ™ heterogeneous membrane was used as an anion-selective membrane. In the electrodialysis module (ΕΌ), platinum coated titanium plates were used. The values of the applied voltage and current strength, flow rates, and the composition of the feed stream were varied to obtain various conditions of effective selectivity.
Табл. 3 и 4 перечисляют свойства подаваемого сырьевого водного потока и потока водного продукта. Фиг. 7 представляет собой график, показывающий влияние уровня растворенных твердых веществ (ΤΌ3) обработанной воды на селективность мембраны, использованной в модуле электродиализа (ΕΌ). Анализировали содержание растворенных твердых веществ (ΤΌ3) в подводимом сырьевом потоке воды и потоке продукта, а также концентрации натрия, кальция и магния. Эти измеренные значения были использованы для расчета эффективной селективности согласно формуле (2)Tab. 3 and 4 list the properties of the feed raw water stream and the aqueous product stream. FIG. 7 is a graph showing the effect of the level of dissolved solids (ΤΌ3) of treated water on the selectivity of the membrane used in the electrodialysis module (ΕΌ). The content of dissolved solids (ΤΌ3) in the supplied raw water stream and product stream, as well as the concentration of sodium, calcium and magnesium, were analyzed. These measured values were used to calculate the effective selectivity according to formula (2)
- 14 017151- 14 017151
где ν представляет собой молярность ионных частиц ΐ и Δν представляет изменение молярности ионных частиц ΐ.where ν is the molarity of the ionic particles ΐ and Δν is the change in the molarity of the ionic particles ΐ.
Таблица 3Table 3
Характеристики подаваемого сырьевого потокаFeed Characteristics
Таблица 4 Характеристики потока продукта и расчетная селективностьTable 4 Product Flow Characteristics and Estimated Selectivity
Данные в табл. 3 и 4, а также фиг. 7 показывают, что по мере снижения содержания растворенных твердых веществ (ΤΌ8) в подаваемой сырьевой воде селективность катионселективной мембраны такжеThe data in the table. 3 and 4, as well as FIG. 7 show that as the dissolved solids content (ΤΌ8) in the feed water decreases, the selectivity of the cation-selective membrane also
- 15 017151 снижается. Корреляция между селективностью и величиной содержания растворенных твердых веществ (ΤΏ8) определяется согласно следующей формуле (3):- 15 017151 is declining. The correlation between selectivity and dissolved solids (ΤΏ8) is determined according to the following formula (3):
Селективность=0,5905+(5*10~ь) (Т05)Selectivity = 0.5905 + (5 * 10 ~ b ) (T05)
Это соотношение селективность/ΤΏδ затем использовали для охарактеризования производительностей установки электрической сепарации в соответствии с изобретением в единицах композиционной характеристики, как представлено на фиг. 8А и 8В, относительно прочих неселективных технологий обратного осмоса, перегонки и нанофильтрации.This selectivity / ΤΏδ ratio was then used to characterize the capacities of the electrical separation unit according to the invention in units of compositional characteristic, as shown in FIG. 8A and 8B, relative to other non-selective reverse osmosis, distillation and nanofiltration technologies.
Предполагается, что около 96% одновалентных катионных частиц в морской воде составляет натрий и около 4% составляет калий. Далее предполагается, что все катионные частицы составляют примерно 37% содержания растворенных твердых веществ (ΤΏ8) так, что изменение величины ΤΏ8 может быть определено согласно формуле (4)It is estimated that about 96% of monovalent cationic particles in seawater are sodium and about 4% is potassium. It is further assumed that all cationic particles comprise approximately 37% of the solids content (ΤΏ8) so that a change in ΤΏ8 can be determined according to formula (4)
Далее предполагается, что двухвалентные частицы кальция и магния ведут себя сходным образом, когда удаляются в установке электрической сепарации, может быть использована следующая формула:It is further assumed that divalent calcium and magnesium particles behave similarly when removed in an electrical separation unit, the following formula can be used:
_ ^Са Ч_ ^ Sa h
Вышеуказанные допущения с использованием формул (2), (3) и (4) были использованы для прогнозирования значения 8ЛК в водном продукте относительно уровня растворенных твердых веществ (ΤΏ8). Результаты представлены на фиг. 8А и 8В, последняя показывает увеличенный фрагмент первой. Фиг. 8В, которая включает наложение картины, определяющей зону предпочтительных характеристик для некоторых сельскохозяйственных культур, показывает, что способы сепарации согласно изобретению могут обеспечивать множество реальных потоков продуктов, которые удовлетворяют или укладываются в пределы набора целевых характеристик. Примечательно, что системы и способы сепарации согласно изобретению представляют промежуточные и/или точно настраиваемые параметры, которые не могут быть напрямую достигнуты при использовании неселективных альтернатив. Однако чтобы получить основу для сравнения, промежуточные свойства обработанной воды были аппроксимированы путем приближения предполагаемой смеси реально полученного продукта с пропорциональным количеством сырьевой или необработанной морской воды. Например, чтобы оценить характер соотношения 8ΆΚ/ΤΏ8 для дистиллированного водного продукта, сырьевую морскую воду смешивали с реальной дистиллированной водой, чтобы прогнозировать характеристические значения промежуточного продукта. Хотя такие практические приемы обычно не применяются, иллюстрированные прогнозы промежуточных характеристик, как отмечено пунктирной линией, соединяющей реальные данные, были представлены для сравнения в отношении систем селективной сепарации. Сущность соотношения 8ΆΚ/ΤΏ8 для систем обратного осмоса и нанофильтрации подобным образом аппроксимировали путем оценки свойств теоретически смешанного продукта. Таким образом, для каждого из дискретных, непригодных к точному регулированию способов пунктирные линии, соединяющие точки реальных данных, представляют гипотетически достижимый подогнанный продукт, тогда как сплошные линии, соединяющие значения реальных данных, показывают достижимый продукт, допускающий точное регулирование.The above assumptions using formulas (2), (3) and (4) were used to predict the value of 8LK in an aqueous product relative to the level of dissolved solids (ΤΏ8). The results are presented in FIG. 8A and 8B, the latter shows an enlarged fragment of the former. FIG. 8B, which includes an overlay of a picture defining a zone of preferred characteristics for some crops, shows that the separation methods of the invention can provide many real product flows that satisfy or fall within the range of target characteristics. It is noteworthy that the separation systems and methods according to the invention represent intermediate and / or precisely tunable parameters that cannot be directly achieved using non-selective alternatives. However, in order to obtain a basis for comparison, the intermediate properties of the treated water were approximated by approximating the intended mixture of the actual product obtained with a proportional amount of raw or untreated seawater. For example, in order to evaluate the 8ΆΚ / соотношения8 ratio for a distilled aquatic product, the raw seawater was mixed with real distilled water to predict the characteristic values of the intermediate. Although such practices are generally not used, illustrated predictions of intermediate characteristics, as indicated by a dashed line connecting real data, were presented for comparison with respect to selective separation systems. The essence of the 8ΆΚ / ΤΏ8 ratio for reverse osmosis and nanofiltration systems was similarly approximated by evaluating the properties of a theoretically mixed product. Thus, for each of the discrete, unsuitable for precise control methods, the dashed lines connecting the points of real data represent a hypothetically achievable fitted product, while the solid lines connecting the values of real data show an achievable product that allows fine control.
Реальные свойства воды, полученной путем перегонки, были получены из публикации Департамента внутренних дел США, Бюро мелиорации, офис в Денвере, озаглавленной Отчет о программе технологии обработки воды, № 7, 1995. Реальные данные для свойств водного продукта, полученного неселективным электродиализом (ΕΏ), были заимствованы из публикации автора Μ. Τη тек Экономичное опреснение морской воды электродиализом, издание ОезаНпайоп, № 153, стр. 371-376, 2002. Реальные данные для свойств воды, полученной нанофильтрацией, были взяты из публикации авторов Τ8еηβ, е! а1., Оптимизация двухстадийных мембран для нанофильтрации при опреснении морской воды, Л\\'\\'Л, 2003, СА-Νν Ап. Ра11 СопТ, 2003.The actual properties of distillation water were obtained from a publication by the US Department of the Interior, Land Reclamation Bureau, Denver Office, entitled Water Treatment Technology Program Report, No. 7, 1995. Real Data for Properties of an Aqueous Product Obtained by Non-Selective Electrodialysis (ΕΏ) , were borrowed from the publication of the author Μ. Τη tech Economic desalination of sea water by electrodialysis, OezaNpayop publication, No. 153, pp. 371-376, 2002. Actual data for the properties of water obtained by nanofiltration were taken from the publication of the authors Τ8еηβ, е! A1., Optimization of two-stage membranes for nanofiltration during desalination of sea water, L \\ '\\' L, 2003, CA-Νν Ap. Ra11 SopT, 2003.
Располагая теперь описанными некоторыми иллюстративными вариантами осуществления изобретения, квалифицированные специалисты в этой области технологии со всей очевидностью поймут, что вышеизложенное является исключительно иллюстративным и не ограничивающим. Многочисленные модификации и прочие варианты исполнения находятся в пределах компетенции любого обычного специалиста, квалифицированного в этой области технологии, и рассматриваются как попадающие в рамки области изобретения. В частности, хотя многие из представленных здесь примеров включают конкретные комбинации методических действий или системных компонентов, следует понимать, что эти действия и эти компоненты могут быть скомбинированы другими путями для достижения тех же целей. Например, установки электродиализа (ΕΏ) и электродеионизации (ΕΏΙ) могут быть скомбинированы в двухстадийном процессе, в котором установка электродиализа (ΕΏ) понижает уровень растворенных твердых веществ (ΤΏ8) в морской воде до диапазона от около 5000 до около 6000 миллионных долей, и установка электродеионизации (ΕΏΙ) последовательно сокращает уровень растворенных твердых веWith the now described certain illustrative embodiments of the invention, those skilled in the art will clearly understand that the foregoing is illustrative only and not limiting. Numerous modifications and other embodiments are within the competence of any ordinary person skilled in the art and are considered to fall within the scope of the invention. In particular, although many of the examples presented here include specific combinations of methodological actions or system components, it should be understood that these actions and these components can be combined in other ways to achieve the same goals. For example, the electrodialysis (ΕΏ) and electrodeionization (ΕΏΙ) installations can be combined in a two-stage process in which the electrodialysis (ΕΏ) installation lowers the level of dissolved solids (ΤΏ8) in seawater to a range of about 5000 to about 6000 ppm, and the installation electrodeionization (ΕΏΙ) sequentially reduces the level of dissolved solids
- 16 017151 ществ (ΤΌ8) до диапазона от около 1500 до около 2000 миллионных долей.- 16,017,151 species (ΤΌ8) up to a range of from about 1,500 to about 2,000 ppm.
Далее действия, компоненты и признаки, обсужденные только в связи с одним вариантом осуществления, не предполагаются отстраненными от исполнения подобной роли в прочих вариантах осуществления.Further, the actions, components and features discussed only in connection with one embodiment are not intended to be suspended from playing a similar role in other embodiments.
Следует принимать во внимание, что разнообразные изменения, модификации и усовершенствования могут быть легко сделаны квалифицированными специалистами в этой области технологии и что такие изменения, модификации и усовершенствования предполагаются составляющими часть описания и находятся в пределах смысла и рамок изобретения. Например, степень адсорбции натрия может быть представлена согласно альтернативной формуле (5) где Να представляет собой концентрацию натрия в воде в м-экв./л;It should be appreciated that a variety of changes, modifications, and enhancements can be easily made by those skilled in the art and that such changes, modifications, and improvements are intended to be part of the description and are within the meaning and scope of the invention. For example, the degree of sodium adsorption can be represented according to an alternative formula (5) where Να is the concentration of sodium in water in mEq / l;
Сах - модифицированное значение содержания кальция в м-экв./л, которое представляет концентрацию частиц кальция в воде с компенсированием вследствие солености воды, отношения НСО3/Са (в м-экв./л) и предполагаемого парциального давления СО2 в поверхностном слое почвы; иCa x is the modified value of the calcium content in mEq / l, which represents the concentration of calcium particles in water with compensation due to water salinity, the HCO 3 / Ca ratio (in mEq / l) and the estimated partial pressure of CO 2 in the surface soil layer; and
Мд - концентрацию частиц магния в воде в м-экв./л.MD - the concentration of magnesium particles in water in mEq. / L.
Более того, следует также принимать во внимание, что изобретение направлено на каждый признак, систему, подсистему или способ, описанные здесь, и любую комбинацию двух или более признаков, систем, подсистем и способов, описанных здесь, и любая комбинация двух или более признаков, систем, подсистем и/или методов, если такие признаки, системы, подсистемы и способы не являются взаимно несовместимыми, рассматривается как находящаяся в пределах изобретения, как представлено в пунктах формулы изобретения.Moreover, it should also be taken into account that the invention is directed to every feature, system, subsystem or method described herein, and any combination of two or more features, systems, subsystems and methods described herein, and any combination of two or more features, systems, subsystems and / or methods, if such features, systems, subsystems and methods are not mutually incompatible, is considered to be within the scope of the invention, as presented in the claims.
Применение порядковых терминов, таких как первый, второй, третий и тому подобных, в пунктах формулы изобретения для модифицирования признака формулы изобретения само по себе не подразумевает любого преимущества, старшинства или порядка любого признака формулы изобретения над другим, или временного порядка, в каковом выполняются действия способа, но используются только в качестве обозначений для различения одного признака формулы изобретения, имеющего определенное наименование, от другого признака, имеющего такое же наименование (но для применения порядкового термина), при различении признаков формулы изобретения.The use of ordinal terms, such as the first, second, third and the like, in the claims to modify a feature of the invention does not in itself imply any advantage, seniority or order of any feature of the invention over another, or a temporary order in which the actions are performed method, but are used only as designations for distinguishing one feature of the claims having a specific name from another feature having the same name (but I use the ordinal term) when distinguishing features of the claims.
Квалифицированные специалисты в этой области технологии должны принимать во внимание, что параметры и конфигурации, описанные здесь, являются примерными, и что реальные параметры и/или конфигурации будут зависеть от конкретного применения, в котором используются системы и способы согласно изобретению. Квалифицированные специалисты в этой области технологии должны также распознать или быть в состоянии определить, используя не более чем общепринятый эксперимент, эквиваленты конкретным вариантам осуществления изобретения. Поэтому должно быть понятно, что описанные здесь варианты осуществления представлены только в качестве примеров, и что в пределах рамок прилагаемых пунктов формулы изобретения и эквивалентов таковых изобретение может быть реализовано иным путем, нежели это конкретно описано.Skilled artisans should appreciate that the parameters and configurations described herein are exemplary and that the actual parameters and / or configurations will depend on the particular application in which the systems and methods of the invention are used. Skilled artisans should also recognize or be able to determine, using nothing more than a routine experiment, the equivalents of specific embodiments of the invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described herein are presented only as examples, and that, within the scope of the appended claims and their equivalents, the invention can be implemented in a way other than specifically described.
Как применяемый здесь, термин множество означает два или более предмета или компонента. Термины заключающий, включающий, несущий, имеющий, содержащий и касающийся, будь то в письменном описании или в пунктах формулы изобретения и тому подобном, являются неограниченными терминами, то есть означающими включающий, но не ограниченный таковыми. Таким образом, применение таких терминов означает включение объектов, перечисленных после этого, и эквивалентов таковых, а также дополнительных объектов. Только переходные фразы состоящий из и состоящий по существу из представляют собой закрытые или полузакрытые переходные выражения, соответственно, в отношении пунктов формулы изобретения. Далее применение термина питьевая в отношении воды, в особенности обработанной воды, не ограничивает области предмета изобретения и может обозначать воду, пригодную для использования домашним скотом, включая потребление.As used herein, the term plurality means two or more objects or components. The terms enclosing, including, bearing, having, containing and relating to, whether in a written description or in the claims and the like, are unlimited terms, that is, meaning including, but not limited to. Thus, the use of such terms means the inclusion of the objects listed thereafter, and their equivalents, as well as additional objects. Only transitional phrases consisting of and consisting essentially of are closed or half-closed transitional expressions, respectively, in relation to the claims. Further, the use of the term drinking in relation to water, in particular treated water, does not limit the scope of the subject invention and may indicate water suitable for use by livestock, including consumption.
Claims (24)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US80461006P | 2006-06-13 | 2006-06-13 | |
US80551206P | 2006-06-22 | 2006-06-22 | |
US11/524,078 US8277627B2 (en) | 2006-06-13 | 2006-09-20 | Method and system for irrigation |
US11/524,033 US8114259B2 (en) | 2006-06-13 | 2006-09-20 | Method and system for providing potable water |
PCT/US2007/012145 WO2007145785A1 (en) | 2006-06-13 | 2007-05-22 | Method and system for irrigation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA200970004A1 EA200970004A1 (en) | 2009-06-30 |
EA017151B1 true EA017151B1 (en) | 2012-10-30 |
Family
ID=38596872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA200970004A EA017151B1 (en) | 2006-06-13 | 2007-05-22 | Method and system for irrigation |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
EP (2) | EP2027072A1 (en) |
JP (1) | JP2009539402A (en) |
KR (1) | KR20090019010A (en) |
CN (1) | CN104478044A (en) |
AU (2) | AU2007259354B2 (en) |
BR (1) | BRPI0713414A2 (en) |
CA (1) | CA2655050A1 (en) |
CL (1) | CL2007001706A1 (en) |
EA (1) | EA017151B1 (en) |
IL (3) | IL195497A (en) |
MX (1) | MX2008015813A (en) |
SG (2) | SG174797A1 (en) |
TW (2) | TWI510439B (en) |
WO (2) | WO2007145785A1 (en) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10213744B2 (en) | 2006-06-13 | 2019-02-26 | Evoqua Water Technologies Llc | Method and system for water treatment |
US8114259B2 (en) | 2006-06-13 | 2012-02-14 | Siemens Industry, Inc. | Method and system for providing potable water |
US10252923B2 (en) | 2006-06-13 | 2019-04-09 | Evoqua Water Technologies Llc | Method and system for water treatment |
US8277627B2 (en) | 2006-06-13 | 2012-10-02 | Siemens Industry, Inc. | Method and system for irrigation |
US20080067069A1 (en) | 2006-06-22 | 2008-03-20 | Siemens Water Technologies Corp. | Low scale potential water treatment |
US7820024B2 (en) | 2006-06-23 | 2010-10-26 | Siemens Water Technologies Corp. | Electrically-driven separation apparatus |
CA2707214A1 (en) | 2007-11-30 | 2009-06-11 | Siemens Water Technologies Corp. | Systems and methods for water treatment |
RU2454857C1 (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет природообустройства" | Method of surface watering |
RU2454854C1 (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет природообустройства" | Method of surface watering |
RU2454855C1 (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет природообустройства" | Method of surface watering |
RU2454856C1 (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет природообустройства" | Method of surface watering |
RU2454858C1 (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет природообустройства" | Method of surface watering |
GB2487247B (en) | 2011-01-17 | 2017-04-12 | Oceansaver As | Water treatment |
GB2487249B (en) * | 2011-01-17 | 2017-08-16 | Oceansaver As | Water treatment |
GB2487248B (en) | 2011-01-17 | 2017-07-26 | Oceansaver As | Water treatment |
GB2487246B (en) | 2011-01-17 | 2016-10-05 | Oceansaver As | Water treatment |
CN104996055B (en) * | 2015-07-29 | 2016-10-12 | 杨宁 | Plant nutrient water circulation utilization system |
ES2981710T3 (en) * | 2017-05-08 | 2024-10-10 | Evoqua Water Tech Llc | Water treatment of sodic, high salinity or high sodium waters for agricultural applications |
JP7154277B2 (en) | 2017-08-21 | 2022-10-17 | エヴォクア ウォーター テクノロジーズ エルエルシー | Treatment of salt water for agriculture and drinking |
CN110915586B (en) * | 2019-12-13 | 2022-03-25 | 黑龙江大学 | Planting method and irrigation device for improving beet yield and sugar content by combining Internet of things |
JP7095721B2 (en) * | 2020-09-17 | 2022-07-05 | 栗田工業株式会社 | Agricultural water treatment system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020104804A1 (en) * | 1998-07-06 | 2002-08-08 | Grott Gerald J. | Methods of utilizing waste waters produced by water purification processing |
US20050103724A1 (en) * | 2003-11-13 | 2005-05-19 | United States Filter Corporation | Water treatment system and method |
RU2004137231A (en) * | 2004-12-21 | 2006-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроени " (RU) | METHOD FOR PROCESSING SALTONIC WATERS, INCLUDING WATER WITH HIGHER HARDNESS, AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2723422B2 (en) * | 1992-06-18 | 1998-03-09 | 株式会社トクヤマ | Production method of domestic water |
TW227022B (en) * | 1992-11-18 | 1994-07-21 | Tzong-Biau Su | Apparatus for purifying and polarizing water |
JP3184015B2 (en) * | 1993-08-10 | 2001-07-09 | 野村マイクロ・サイエンス株式会社 | Ultrapure water production equipment |
JP2887105B2 (en) * | 1996-04-24 | 1999-04-26 | 幸子 林 | Method and apparatus for producing drinking water and salt |
FR2818267B1 (en) * | 2000-12-20 | 2003-09-26 | Gervais Danone Sa | PROCESS FOR DEPLETION IN MONOVALENT CATIONS OF WATER INTENDED FOR SUPPLY |
EP2070583B1 (en) * | 2002-08-02 | 2012-07-04 | University Of South Carolina | Production of purified water and high value chemicals from salt water |
CA2545951C (en) * | 2003-11-13 | 2013-09-03 | Usfilter Corporation | Water treatment system and method |
CN1634644A (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-06 | 上海兰格科技有限公司 | Bacterial inhibiting heterogeneous ion-exchange membrane |
US7329358B2 (en) * | 2004-05-27 | 2008-02-12 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Water treatment process |
-
2007
- 2007-05-22 BR BRPI0713414-2A patent/BRPI0713414A2/en not_active IP Right Cessation
- 2007-05-22 MX MX2008015813A patent/MX2008015813A/en active IP Right Grant
- 2007-05-22 WO PCT/US2007/012145 patent/WO2007145785A1/en active Application Filing
- 2007-05-22 JP JP2009515405A patent/JP2009539402A/en active Pending
- 2007-05-22 KR KR1020097000648A patent/KR20090019010A/en not_active Application Discontinuation
- 2007-05-22 AU AU2007259354A patent/AU2007259354B2/en active Active
- 2007-05-22 AU AU2007259267A patent/AU2007259267B2/en not_active Ceased
- 2007-05-22 EA EA200970004A patent/EA017151B1/en not_active IP Right Cessation
- 2007-05-22 EP EP07777206A patent/EP2027072A1/en not_active Withdrawn
- 2007-05-22 SG SG2011065323A patent/SG174797A1/en unknown
- 2007-05-22 CA CA002655050A patent/CA2655050A1/en not_active Abandoned
- 2007-05-22 WO PCT/US2007/012150 patent/WO2007145786A1/en active Application Filing
- 2007-05-22 SG SG2011065315A patent/SG174796A1/en unknown
- 2007-05-22 EP EP07777210A patent/EP2035334A1/en not_active Withdrawn
- 2007-05-22 CN CN201410525908.4A patent/CN104478044A/en active Pending
- 2007-06-11 CL CL2007001706A patent/CL2007001706A1/en unknown
- 2007-06-11 TW TW096120970A patent/TWI510439B/en not_active IP Right Cessation
- 2007-06-11 TW TW096120968A patent/TW200812473A/en unknown
-
2008
- 2008-11-25 IL IL195497A patent/IL195497A/en active IP Right Grant
- 2008-12-11 IL IL195908A patent/IL195908A0/en unknown
-
2013
- 2013-01-03 IL IL224102A patent/IL224102A/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020104804A1 (en) * | 1998-07-06 | 2002-08-08 | Grott Gerald J. | Methods of utilizing waste waters produced by water purification processing |
US20050103724A1 (en) * | 2003-11-13 | 2005-05-19 | United States Filter Corporation | Water treatment system and method |
RU2004137231A (en) * | 2004-12-21 | 2006-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроени " (RU) | METHOD FOR PROCESSING SALTONIC WATERS, INCLUDING WATER WITH HIGHER HARDNESS, AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
DEL PINO M.P. ET AL.: "Wastewater reuse through dual-membrane processes: opportunities for sustainable water resources" DESALINATION, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 124, no. 1-3, 1 November 1999 (1999-11-01), pages 271-277, XP004311648 ISSN: 0011-9164, page 273; table 2 * |
HELL F. ET AL.: "Experience with full-scale electrodialysis for nitrate and hardness removal" DESALINATION, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 117, no. 1-3, 10 September 1998 (1998-09-10), pages 173-180, XP004138534 ISSN: 0011-9164, page 178 - page 179; tables 2, 3 * |
LARCHET S. ET AL.: "Application of electromembrane technology for providing drinking water for the population of the Aral region" DESALINATION, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 149, no. 1-3, 10 September 2002 (2002-09-10), pages 383-387, XP004386539 ISSN: 0011-9164, page 386 - page 387; figure 3; table 1 * |
SIRIVEDHIN T. ET AL.: "Reclaiming produced water for beneficial use: salt removal by electrodialysis" JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE, ELSEVIER SCIENTIFIC PUBL.COMPANY. AMSTERDAM, NL, vol. 243, no. 1-2, 1 November 2004 (2004-11-01), pages 335-343, XP004572551 ISSN: 0376-7388 the whole document * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2035334A1 (en) | 2009-03-18 |
IL195908A0 (en) | 2009-09-01 |
MX2008015813A (en) | 2009-01-12 |
AU2007259354A1 (en) | 2007-12-21 |
TW200806586A (en) | 2008-02-01 |
IL195497A (en) | 2013-09-30 |
CN104478044A (en) | 2015-04-01 |
CA2655050A1 (en) | 2007-12-21 |
AU2007259354B2 (en) | 2012-04-19 |
BRPI0713414A2 (en) | 2012-03-27 |
AU2007259267A1 (en) | 2007-12-21 |
IL224102A (en) | 2015-06-30 |
WO2007145786A1 (en) | 2007-12-21 |
KR20090019010A (en) | 2009-02-24 |
CL2007001706A1 (en) | 2008-01-18 |
JP2009539402A (en) | 2009-11-19 |
SG174797A1 (en) | 2011-10-28 |
EP2027072A1 (en) | 2009-02-25 |
IL195497A0 (en) | 2009-09-01 |
TW200812473A (en) | 2008-03-16 |
AU2007259267B2 (en) | 2011-09-22 |
SG174796A1 (en) | 2011-10-28 |
EA200970004A1 (en) | 2009-06-30 |
WO2007145785A1 (en) | 2007-12-21 |
TWI510439B (en) | 2015-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA017151B1 (en) | Method and system for irrigation | |
US10322953B2 (en) | Method and system for water treatment | |
US8114259B2 (en) | Method and system for providing potable water | |
US8277627B2 (en) | Method and system for irrigation | |
EP3634608B1 (en) | Water treatment of sodic, high salinity, or high sodium waters for agricultural applications | |
US10625211B2 (en) | Method and system for water treatment | |
US20190263697A1 (en) | Treatment of saline water for agricultural and potable use and for generation of disinfectant solution | |
US20240132389A1 (en) | Treatment of Saline Water for Agricultural and Potable Use |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): KZ |
|
PC4A | Registration of transfer of a eurasian patent by assignment | ||
TC4A | Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent |