[发明专利]以循环分批模式浓缩再循环的电化学系统

说明书

运行电化学装置的方法包括在定时分批循环中周期性地排出一定体积的浓缩物废弃物，并且用进料水替换浓缩物废弃物。电化学水处理系统包括具有通过控制模块控制的阀的再循环管线。控制模块周期性地打开阀，以在分批定时循环中从再循环管线中排出浓缩物废弃物。再循环管线用进料水进料以替换排出的浓缩物废弃物。

相关申请

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2016年5月6日提交的标题为“ED Systemwith Concentration Recirculation in Cyclic Batch Mode”的美国临时申请序列号62/332,536的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本文公开的方面和实施方案涉及电化学水处理系统及运行该电化学水处理系统的方法。更具体地，公开的方面和实施方案涉及能够在分批定时循环中周期性地排出浓缩物废弃物(concentrate reject)的电化学系统，以及通过在分批定时循环中周期性地排出浓缩物废弃物来运行电化学分离装置的方法。

概述

根据一个方面，提供了运行电化学分离装置的方法。所述电化学分离装置可以包括稀释隔室、浓缩隔室、离子交换膜、第一电极和第二电极、被流体地连接至稀释隔室的第一进料流、被流体地连接至浓缩隔室的第二进料流、以及浓缩隔室再循环流。

在一些实施方案中，所述方法包括将第一进料流引导至稀释隔室以产生产物流，并且将第二进料流引导至浓缩隔室以产生废弃物流(reject stream)。所述方法可以包括将废弃物流再循环到浓缩隔室。该方法还可以包括在定时分批循环中周期性地排出一定体积的具有第一离子浓度的废弃物流。所述方法可以包括用基本上相等体积的具有低于第一离子浓度的第二离子浓度的第二进料流替换排出体积的废弃物流。

在一些实施方案中，所述方法包括周期性地反转第一电极和第二电极的极性。可选择地或另外地，所述方法还可以包括交换第一进料流和第二进料流的流动路径，使得第一进料流被引导至浓缩隔室，并且第二进料流被引导至稀释隔室。极性的周期性反转可以与废弃物流的周期性排出的定时相协调。流动路径的交换可以与极性的周期性反转的定时和/或废弃物流的周期性排出的定时相协调。

在一些实施方案中，所述方法还包括将废弃物流与第二进料流共混以产生废弃物和第二进料共混物。在这样的实施方案中，方法可以包括排出一定体积的废弃物和第二进料共混物。所述方法还可以包括用基本上相等体积的第二进料流替换排出体积的废弃物和第二进料共混物。

在一些实施方案中，所述方法还包括将废弃物流与第三进料流共混以产生废弃物和第三进料共混物。第三进料可以具有低于第二离子浓度的第三离子浓度。废弃物流可以与第二进料流和第三进料流两者共混，以产生废弃物、第二进料和第三进料共混物。在这样的实施方案中，所述方法可以包括排出一定体积的废弃物和第三进料共混物或者一定体积的废弃物、第二进料和第三进料共混物。所述方法还可以包括用基本上相等体积的第二进料流和第三进料流中的至少一种替换排出体积的废弃物和第三进料共混物或排出体积的废弃物、第二进料和第三进料共混物。

所述方法可以包括当第一离子浓度达到足以形成沉淀物的浓度时，周期性地排出一定体积的废弃物流。排出废弃物并用第二进料流或第三进料流替换它(每种进料流具有比废弃物更低的离子浓度)可以降低再循环流的总离子浓度。

在一些非限制性实施方案中，一定体积的废弃物流可以被周期性地排出持续约0.5分钟至约2.0分钟。废弃物流可以在约15分钟至约25分钟之间的定时分批循环中被排出。

根据另一个方面，提供了包括电化学分离装置的水处理系统。根据一些实施方案，电化学分离装置是电渗析装置和电去离子装置中的一种。