[发明专利]用于水/流体的数据收集系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2013年1月3日的在审美国专利申请13/733,842“用于水净化的方法和设备”的优先权作为其部分延续案，还要求提交于2014年8月30日的美国临时专利申请62/044,192“用于水/流体的数据收集系统和方法”的优先权，前述申请的公开以其整体作为参考并入此处。

技术领域

根据美国专利申请公开文献US 2013/0175155的PED(脉冲效应蒸馏，Pulse Effect Distillation^TM)是一种基于逆流两相至两相热交换过程的热蒸馏技术，其中，蒸发室和冷凝室处在公共热交换壁的相对面。

本地操作控制包括现场控制面板、数据通信装置和用于每个所述PED模块的基于嵌入式控制器的微处理器。所述嵌入式控制器检测与相同PED模块的所选PED参数相对应的传感器信号，并基于所测量和估算的PED参数采取动作。所采取的动作可以例如包括：打开或关闭用于输入水、产出水和盐水的流量控制阀；启动压缩机RPM和转矩控制；打开/关闭加热器以启动/稳定加热器；处理和选择性地转发经处理的信号和对所述现场控制面板采取的动作；以及从所述现场控制面板接收控制信号，以重新调整所述嵌入式PED控制器的参考/设定点参数，或执行如PED反冲洗以及PED关闭、重新启动和盒更换的动作。现场控制面板接收来自单个PED模块的关于输入、盐水和产品流速等的周期性更新，并将它们与现场平均值和历史数据进行比较，以确定每个单个PED模块的健康状态和生产效率，同时现场操作员相应地输入并采取行动。现场控制面板还选择性地将经处理的现场数据转发到全局操作控制中心，并从其接收特定指令。全局操作控制中心处理单个现场数据，并在图形用户界面中呈现经处理的数据，以允许对所有现场的水处理过程进行透明和全面的监测和控制，以实现所述水处理系统的自动和人工辅助操作控制，达到优化运营和能源效率、优化资源管理并减少维护需求的目的。

本发明涉及水处理系统的控制以及管理，尤其涉及利用用于每个现场的多个模块化PED单元来优化管理多现场水处理以及净化的先进操作控制系统和方法。

背景技术

水处理是大规模过程，其将通常具有高的总溶解固体(TDS)和/或重金属浓度的高度污染的源水转化为产品水，产品水是工业、农业以及家庭使用可接受的。为了生产适合于饮用或医疗使用的水，水需要被净化以降低或移除过多不期望的化学、生物和放射性致污物、悬浮固体以及恶臭溶解的挥发性有机化学物(VOC)，达到这样的程度：最终的产品水适合于人饮用以及需要极高纯度水的其他应用。

根据美国专利申请公开文献US2013/0175155，PED(Pulse Effect Distillation^TM)是基于逆流两相至两相热交换过程的热蒸馏技术，其中，蒸发室和冷凝室位于公共热交换壁的相对面。用于PED处理的主要能量输入是机械的气体压缩。虽然这种热交换维持温度梯度(这是逆流热交换器的固有特性)，但是具体PED蒸馏过程模拟理想热动态可逆过程，并当横壁以及导流热阻分别是零以及无限大时确实接近该理想限值。这样，基于PED的水净化处理的能量效率整体上取决于PED处理能够多么接近地模拟理想热力学可逆过程，这又取决于最小化输入流体(在一个实施例中可以为源水)和输出流体(产品水以及盐水)之间熵流的具体比率的增加。这种熵率增加的原因主要是直接热量输入(这引入熵流；应该注意的是，机械能量输入不会引起熵流的增加)以及内部熵生产率。内部熵生产主要来自横壁以及并行热传递，以及来自对水和气体(空气和水蒸汽)的流体流的粘滞阻力和湍流阻力。对于不适当绝缘的PED壳体，向外部环境不可避免的散热还会引入额外的熵产，随之损失能量效率。