使用径向去离子的水处理系统和方法技术方案

公开了用于利用径向去离子单元处理冷却塔水的设备、系统和方法。径向去离子单元可以单独或与其他处理单元一起处理馈送至冷却塔的补给水以从水中去除溶解的固体。在一些情况下，径向去离子单元可以接收来自冷却塔或其他单元操作的再生水。

A Water Treatment System Using Radial Deionization

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用径向去离子的水处理系统和方法相关申请本申请要求于2016年11月23日提交的美国临时申请第62/425,859号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。
一般描述了用于利用径向去离子单元处理由单元操作例如冷却塔产生和/或馈送到单元操作的水的系统和方法。
技术介绍
蒸发冷却塔广泛用于工业发电和HVAC系统。它们利用热交换器和大量再循环水，以通过使用由蒸发冷却的水冷却再循环水来经由热交换器或其他操作从热力学过程中去除大量热量。存在用于增加冷却塔的水利用效率和蒸发性能的方法，但是它们通常依赖于将化学物质投配到再循环水中以软化或以其他方式处理水。使用用于处理冷却塔水的脱盐系统通常是已知的。但是许多典型的脱盐系统例如反渗透要求在冷却塔馈送水进入脱盐系统之前从其中去除二氧化硅和氯，因为这些元素将污染或永久破坏系统。该操作导致针对去除发生额外的成本，并且在氯的情况下，使得化学物质必须重新添加到离开脱盐系统之后的水中。存在水处理方法以提高蒸发冷却塔的水利用效率。常规的化学物质投配、水软化和脱盐是示例。前两种方法在工业中广泛使用，但是它们需要高成本的消耗物(化学物质和盐)，维护成本高，并且它们在其潜在节水方面受限。脱盐系统通常没有被广泛使用，其原因包括如上提及的需要去除二氧化硅和氯和具有典型的传统脱盐技术的其他限制。反渗透通常会是一种流行的选择，但是它通常无法提供75％以上的水回收率(产生作为经处理的水与馈送到处理单元中的总计水的百分比)。同样，使用常规的电容去离子系统提供通常限制在约85％或更低的水回收率。因此，需要用于处理冷却塔水和/或提高冷却塔水利用效率以提供增加的水回收率的改进的系统和方法。
技术实现思路
一般描述了与径向去离子单元的水处理相关的设备、系统和方法。在一些情况下，本专利技术的主题涉及相关的产品、对特定问题的替选解决方案和/或一个或更多个系统和/或物品的多种不同用途。根据一个或更多个实施方式，提供了一种蒸发冷却系统。系统可以包括冷却塔单元；以及径向去离子单元，其与冷却塔单元流体耦接。根据一个或更多个实施方式，提供了一种用于操作蒸发冷却系统的方法。方法可以包括在径向去离子单元中处理来自水源的水以产生经处理的水；以及将经处理的水输送至蒸发冷却系统的冷却塔单元。根据一个或更多个实施方式，提供了使用径向去离子单元以产生经处理的水流的水处理方法，在第一径向去离子单元的第一操作循环期间将第一水流引入第一径向去离子单元以产生经处理的水流；将经处理的水流引入第一单元操作；以及在径向去离子单元的第二操作循环期间将第二水流引入第一径向去离子单元以产生排出水流；其中，第二水流包括来自第一单元操作或来自第二单元操作的再生水。根据以下结合附图考虑的对本专利技术的多种非限制性实施方式的详细描述，本专利技术的其他优点和新颖特征将变得明显。在本说明书和通过引用并入的文献包括矛盾和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。附图说明将参照附图借助于示例描述本专利技术的非限制性实施方式，所述附图是示意性的而且并不意在按比例绘制。在附图中，所示的每个相同或几乎相同的部件通常由单个附图标记表示。出于清楚的目的，并非将每个部件标注在每个附图中，并且不需要示出以帮助本领域的普通技术人员理解本专利技术的地方，也没有将本专利技术的每个实施方式的每个部件都示出。在附图中：图1是根据一个或更多个实施方式的冷却塔系统的示意图；图2是根据一个或更多个实施方式的冷却塔系统的示意图；图3是根据一个或更多个实施方式的冷却塔系统的示意图；图4是根据一个或更多个实施方式的冷却塔系统的示意图；图5是根据一个或更多个实施方式的RDI单元和相关联的流送管线的示意图；图6是根据一个或更多个实施方式的冷却塔系统的示意图；以及图7是根据一个或更多个实施方式的冷却塔系统的示意图；图8是根据一个或更多个实施方式的用于与冷却塔系统一起使用的控制系统的示意图；图9是比较对于给定入口流总溶解固体TDS去除离子的通量率与流速的曲线图，示出了一个示例性实施方式的性能；图10是根据一个或更多个实施方式的径向去离子单元的圆筒的一部分的等距视图；图11是根据一个或更多个实施方式的径向去离子单元的圆筒的同心层的横截面图；图12是根据一个或更多个实施方式的径向去离子单元的圆筒的多个同心层的横截面；图13是根据一个或更多个实施方式的径向去离子单元的螺旋缠绕圆筒的角度视图；以及图14是根据一个或更多个实施方式的径向去离子单元的螺旋缠绕圆筒的端视图。具体实施方式一般描述了用于利用径向去离子单元处理由单元操作例如冷却塔产生和/或供给至单元操作的水的系统和方法。在工业中普遍使用对水或水流进行处理或利用的单元操作。许多这样的单元操作需要或可以受益于对被使用或处理的水或水流的预处理和/或后处理，以去除不期望的组分，例如离子物质和盐。本专利技术的实施方式提供了用于这些和其他目的的水处理系统和方法。例如，蒸发冷却塔广泛用于工业发电和供热、通风和空调(HVAC)系统。它们通常使用热交换器并且在某些情况下可以通过使用通过蒸发冷却的水冷却再循环水来处理大量的再循环水以从热力学过程中去除大量热量。通过蒸发到大气中，从系统中去除大部分热量。传统设置至少存在两个重要问题。第一问题是由于蒸发损失，冷却塔的水池必须不断补充额外的水以便而保持最小的体积。第二问题是当纯净水蒸发时，水中的任何矿物质都会留下并且变为集中在水池中。因此，再循环水的盐度随时间增加，并且最终可能导致冷却塔中某些部件的损坏。可以通过不断地向冷却塔水池供应淡水(此后称为补给水)并且定期地从水池中排出累积的咸水(此后称为排污水)来减轻这些问题。从操作效率或节水的角度来看，该过程不是特别有效，因为它耗时并且还导致沿排水管输送大量盐水。平均而言，对于供应至典型冷却塔的每加仑净水生成0.3至0.5加仑的盐水。根据某些实施方式，本文描述的方法和系统能够增加水处理或处理单元操作例如蒸发冷却塔的操作和/或水利用效率，并且在某些情况下，还能够降低操作成本。在某些实施方式中，这可以通过将这样的水处理或处理单元操作例如蒸发冷却塔系统与径向去离子(RDI)单元(也称为径向电容去离子单元)配对来完成。该单元可以包括处理水的一组RDI圆筒。圆筒可以串联和/或并联布置。下面例如关于图10至图14讨论各个圆筒的各方面。该耦接导致在本专利技术的范围内的各种配置和改进过程的可能性，在某些情况下，这些配置和改进过程可以用于实现以下这些能力中的任何一个或更多个：降低总体水消耗、降低操作成本、降低材料成本、减少浪费、提高操作效率、改善性能、改善使用寿命和/或其他好处。径向去离子是用于从流体源中去除离子的过程。径向去离子单元包括具有介电间隔物的多个同心或螺旋布置的相对电容器对，其形成介入电容器之间的流动路径。虽然在某些实施方式中具有优于传统电容去离子的优点，但是径向去离子可以被理解为电容去离子的形式。在过去的20年中，电容去离子装置已经发展为对包括反渗透、电去离子、连续电去离子、离子交换树脂、石灰软化等的更传统的去离子方法的可能替代或替选。与典型的传统去离子技术相比，电容去离子通常具有以更低能量去除离子和减少污垢的能力。遗憾的是，典型的传统电容去离子装置可能受到下面讨论的限制。电容去离子的工作原理如下。将含有不期望的离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒸发冷却系统，包括：冷却塔单元；以及径向去离子单元，其与所述冷却塔单元流体耦接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.23 US 62/425,8591.一种蒸发冷却系统，包括：冷却塔单元；以及径向去离子单元，其与所述冷却塔单元流体耦接。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述径向去离子单元包括具有围绕中心轴设置的同心圆形或螺旋形的电容器。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述径向去离子单元被流体定位在所述冷却塔单元与用于所述冷却塔单元的补给水源之间。4.根据权利要求3所述的系统，还包括水软化器，所述水软化器被流体定位在所述冷却塔单元与用于所述冷却塔单元的所述补给水源之间。5.根据权利要求4所述的系统，其中，用于所述冷却塔单元的所述补给水源是来自所述冷却塔单元的再生水，并且其中，所述水软化器被流体定位在所述冷却塔单元与所述径向去离子单元之间。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述径向去离子单元被流体定位成接收来自所述冷却塔单元的水，并且将所接收的水处理并返回到所述冷却单元。7.一种用于操作蒸发冷却系统的方法，包括：在径向去离子单元中处理来自水源的水以产生经处理的水；以及将所述经处理的水输送至所述蒸发冷却系统的冷却塔单元。8.根据权利要求7所述的方法，其中，在径向去离子单元中处理所述水源包括将所述水馈送到所述径向去离子单元中并且从所述水中至少部分地去除至少一种离子物质以产生所述经处理的水。9.根据权利要求8所述的方法，其中，至少部分地去除的所述至少一种离子物质包括以下中的一个或更多个：Li、Na、Ca、Mg、K、U、Hg、Se、Ba、Sr、Fe、Mn、Cr、Ni、Cu、Zn、Sn、Sb、Pb、Ag、Au、Cd、Hg、B、Bi、氯化物、硫酸盐、硫化物、亚硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐、硼酸盐、二氧化硅、硒酸盐、亚硒酸盐、溴化物、碘化物和碱。10.根据权利要求9所述的方法，其中，至少部分地去除的所述至少一种离子物质包含至少一种硬度离子。11.根据权利要求9所述的方法，其中，至少部分地去除的所述至少一种离子物质包括钠和氯，并且其中，来自所述水源的水至少部分地被所述径向去离子单元脱盐。12.根据权利要求8所述的方法，其中，在径向去离子单元中处理所述水源包括将所述水馈送到具有约300μS/cm与200,000μS/cm之间的传导率的所述径向去离子单元中并且从所述水中至少部分地去除至少一种离子物质以产生所述经处理的水，其中，所述经处理的水具有约30μS/cm与200,000μS/cm之间的传导率。13.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述径向去离子单元中处理来自...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·迈克尔·库兰，瑞安·吉尔，雅各布·西尔弗曼，
申请(专利权)人：亚特兰蒂斯科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US