專利名稱：優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于反向滲透的工作交換機系統(tǒng)的領(lǐng)域，具體來講，涉及ー種優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，用于節(jié)省在反向滲透エ藝中所用的能量。
背景技術(shù)：
反向滲透是本領(lǐng)域中ー種已知過程，用于向世界上那些海水充足而淡水匱乏的地區(qū)提供水。反向滲透是ー種需要采用與正向滲透カ相反的力來使包含溶質(zhì)的溶液通過半透膜的過程。這個過程有將溶液流分成滲透流和廢液流的效果。滲透流的鹽分很低，通常適于飲用。廢液流的鹽分比溶液的鹽分高，被稱為“濃縮液”。反向滲透過程需要足夠的能量，采用半透膜將溶液分成滲透流和濃縮流。所需的·能量主要是對用來推動液體通過半透膜的高壓泵供電。工作交換機是本領(lǐng)域現(xiàn)有的ー種能量恢復裝置，用于通過恢復包含在離開反向滲透膜(半透膜)模塊的濃縮液中的勢能(壓能)來減少反向滲透過程所需的凈能量。當將反向滲透過程用于諸如海水之類的溶液時，包含在濃縮液流中的勢能的量通常占到反向滲透過程所需總能量的60%。工作交換能量恢復裝置具有通過恢復包含在濃縮液流中的多達98%的勢能來提高效率的潛能。通過采用多對以適當順序工作的壓カ容器，工作交換機系統(tǒng)用來使從濃縮液流中恢復能量的過程連續(xù)。通常的工作交換機系統(tǒng)采用多個容器和多個貯液罐。貯液罐是填充了海水的低壓裝置。貯液罐可以被提升或者可以被加壓。提升了的貯液罐基本上處于大氣壓カ(I巴)，但因為貯液罐被提升，位于貯液罐下方(即，位于被提升了的貯液罐下方)的處理設(shè)備中有落差(head)。如果在提升了的貯液罐中保持海水水平，落差(以米或英尺“水柱”為單位測得的壓カ)會保持恒定，液體水平中的微小變化會導致落差的輕微變化。通過采用在貯液罐中盡可能產(chǎn)生連續(xù)壓カ的泵(即由空氣或氮氣填充的囊輔助)，加壓的貯液罐仿真提升的效果?！皦毫Α焙汀奥洳睢笔潜绢I(lǐng)域中公知的直接相關(guān)的概念。容器是工作交換機中采用的部件。對于采用工作交換機的反向滲透過程來講本質(zhì)上有兩種容器膜壓カ容器和工作交換機壓力容器。膜壓カ容器包含反向滲透膜。工作交換機壓力容器包含溶質(zhì)和濃縮液，可以包含用于分離溶質(zhì)和濃縮液的界面(隔膜)。本領(lǐng)域已知的工作交換機容器被反向滲透膜所需的大約70巴的最大壓カ加壓和減壓。通過引導濃縮液流使之與低壓溶液方向相反實現(xiàn)了從濃縮液流中恢復能量的過程，低壓溶液要在接觸除鹽設(shè)備的反向滲透部件的膜吋/之前被除鹽。使充有處于大氣壓力或略高于大氣壓カ的溶質(zhì)的容器與處于高壓的濃縮液流接觸，可以實現(xiàn)除鹽操作。實際上，高壓被立即轉(zhuǎn)移到低壓溶質(zhì)，使得低壓溶質(zhì)被加壓至與高壓濃縮液流相同的壓力水平。通常由以適當順序工作的成對壓カ容器組成的工作交換機系統(tǒng)使這個過程連續(xù)。
在兩沖程循環(huán)中采用的每個壓力容器具有至少兩個端ロ 一端的濃縮液端ロ以及另ー端的溶質(zhì)端ロ。每對容器還可以包括可以在這兩個端ロ之間自由滑動的部件(本文中指的是隔膜)(或者，可替換地，高壓流體和低壓流體之間的界面可以起隔膜的作用)。閥系統(tǒng)將濃縮液端ロ連接至高壓廢液流濃縮液管道、低壓排放濃縮液管道、低壓溶質(zhì)(供料)管道和高壓溶質(zhì)(供料)管道，以及斷開濃縮液端ロ與高壓廢液流濃縮液管道、低壓排放濃縮液管道、低壓溶質(zhì)(供料)管道和高壓溶質(zhì)(供料)管道的連接。在第一沖程，濃縮液端ロ連接至高壓濃縮液管道，而供給端ロ連接至高壓供給管道。容器中充有高壓濃縮液，高壓濃縮液使隔膜回移至供給ロ，以將供料引導至高壓供給ロ，并流向反向滲透膜。在第二沖程，濃縮液端ロ連接至濃縮液排放管道，而供給ロ連接至低壓溶質(zhì)供給管道。容器中充有低壓供料，低壓供料使隔膜向濃縮液端ロ移動，通過不加壓排放管道或低壓排放管道排放濃縮液。上述討論描述了兩容器兩端ロ實施例，但其他的實施例可以包括更多的容器或端·□。閥設(shè)計對于工作交換機設(shè)備而言很重要。通常的工作交換機系統(tǒng)包括控制加壓溶質(zhì)(通常是海水)流以及通過反向滲透過程的濃縮流并使過程連續(xù)的閥的各種配置。在下文中，討論會集中于作為溶質(zhì)的海水上。每個閥均采用至少兩個類型的閥海水閥類型和濃縮液閥類型。海水閥通常是響應(yīng)于通過控制濃縮液閥的濃縮液的壓カ和流而開和關(guān)的非控制止回閥。名為“用海水生產(chǎn)淡水的方法和設(shè)備”的專利公開W0/76639中公開了ー種不需要實體隔膜的系統(tǒng)，可以在不采用用作隔膜的物理構(gòu)造的情況下分離返回鹽水(濃縮液)和淡鹽水(溶質(zhì))。控制通過工作交換機壓カ閥的這兩種液體的流，在不采用實體膜的情況下可以實現(xiàn)這兩種液體的分離。專利公開W0/76639構(gòu)思了采用多孔板或多孔屏來更均勻地分布通過閥的流。不過，專利公開W0/76639并沒有具體指出設(shè)計多孔板的具體物理結(jié)構(gòu)或幾何結(jié)構(gòu)。而且，對于采用臥式容器和實體膜的系統(tǒng)而言有很多設(shè)計局限。這種分離(“實體膜”)的長度必須比壓力容器的直徑大，以防止在容器中產(chǎn)生粘結(jié)或梗塞，從而限制了容器的直徑。為了獲得適當?shù)捏w積，増大長度使容器變得超乎尋常的長(通常有6.5米長，SP21英尺長)，來彌補直徑方面的欠缺。當在工作交換機容器中采用隔膜來從濃縮液中分離溶質(zhì)時，必須提供使溶質(zhì)在“填充”沖程(fill stroke)的末端通過隔膜以實現(xiàn)本領(lǐng)域中公知的“后置(overflush)”的方法。當后置可以被微調(diào)至零后置點時，必須提供溶質(zhì)通過隔膜的通道，或必須提供分割設(shè)備以防止過程停止和/或防止將隔膜推抵在閥的端部。類似地，在隔膜抵達閥的相對端，產(chǎn)生本領(lǐng)域公知的“混合”吋，必須提供ー種裝置來使?jié)饪s液在“動力”沖程(power stroke)中通過隔膜。當這是操作環(huán)境下的不理想狀態(tài)時，在反向滲透過程的啟動階段，在設(shè)備的安裝和微調(diào)中是不可避免的，如果沒有提供使過程中涉及的液體通過隔膜的方法，系統(tǒng)會停止工作，并會導致有形損失。從而，采用實體隔膜的工作交換機必須合并有使液體雙向通過隔膜的方法，但這會產(chǎn)生額外的生產(chǎn)成本以及潛在故障。希望能夠?qū)崿F(xiàn)ー種工作交換機系統(tǒng)，使混合界面的監(jiān)控和控制得到優(yōu)化，從而產(chǎn)生本質(zhì)上可靠的虛擬隔膜，消除對實體隔膜的需要。
還希望能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中在利用實體隔膜時需要采用非常長的容器的限制，從而，能夠使用較大直徑的較短容器，在系統(tǒng)設(shè)計中允許更多的靈活性。還希望優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)來提供閥的同步和密封，以產(chǎn)生可靠的虛擬隔膜，有效地執(zhí)行兩沖程循環(huán)。還希望能夠測量和優(yōu)化混合界面的物理性能。還希望優(yōu)化流路通過工作交換機的噴嘴和頭部的入流路和出流路。還希望設(shè)計能夠優(yōu)化液體通過工作交換壓カ容器的流的多孔分流板或類似部件。還希望分流設(shè)備(例如，多孔分流板)以減小隔膜所占容積(其結(jié)果是產(chǎn)生虛擬隔膜所需的溶質(zhì)和濃縮液的容積)的方式產(chǎn)生虛擬隔膜。這樣產(chǎn)生的虛擬隔膜漂浮在濃縮液的頂部，溶質(zhì)漂浮在虛擬隔膜的頂部。
·
還希望通過獨立操作容器的入流/出流的控制，優(yōu)化對雙端ロ閥的控制。還希望以允許虛擬隔膜在分流設(shè)備之間往復移動的順序操作控制工作交換機容器的閥?？刂崎y的方法會發(fā)生變化(例如，時序或檢測虛擬隔膜的位置)，但不允許虛擬隔膜接觸到分流板，這會需要重建虛擬隔膜(這需要幾個閥循環(huán))。希望可以獲得足夠的溶質(zhì)來保證在工作交換機的循環(huán)操作中總是有適當?shù)膲毫?。在溶質(zhì)壓カ中的不必要的波動或流會影響到虛擬隔膜的穩(wěn)定。還希望用一個或多個溶質(zhì)貯液器來提高溶質(zhì)的泵吸容積，(在工作交換的濃縮液填充循環(huán))通過提升或者泵吸使這些貯液器保持在適當?shù)膲毫?。術(shù)語表本文中所用的術(shù)語“控制閥”指的是由激勵器控制的通用閥的實施例(例如，包括但不限于在本文的示例性實施例中討論的濃縮液閥)。打開和關(guān)閉控制閥(即，濃縮液閥)來控制高壓濃縮液進入容器以及控制減壓濃縮液的排放。濃縮液閥可以是本領(lǐng)域已知的提升型閥、蝶形閥、球閥、軸向滑動閥或其他類型的閥。這些閥由電動激勵器、液壓激勵器、氣動激勵器或任意其他實用型的閥激勵器控制。本文中所用的術(shù)語“激勵器”指的是移動閥部件的任何機械方法，包括但不限于液壓激勵器、氣動激勵器或本領(lǐng)域已知的任意其他激勵器。本文中所用的術(shù)語“擋板”指的是用來均勻分配液體流的結(jié)構(gòu)部件。本文中所用的術(shù)語“平衡”指的是向壓カ均衡或平衡的狀態(tài)移動的狀況。本文中所用的術(shù)語“補充”指的是與另一個部件或特征一起工作來增強功能的部件或特征。本文中所用的術(shù)語“濃縮液”指的是反向滲透脫鹽過程的廢液副產(chǎn)品。本文中所用的術(shù)語“能量恢復裝置”指的是本領(lǐng)域公知的被專門設(shè)計來用于采用反向滲透的海水脫鹽過程中的等壓設(shè)備。本文中所用的術(shù)語“供料”指的是要被脫鹽的溶質(zhì)流(海水)。本文中所用的術(shù)語“(應(yīng)用于閥的)功能”指的是閥的實用特征，包括它是否調(diào)節(jié)海水、濃縮液或其他液體的流；它是否被制動或沒有被制動；閥在工作交換機中的位置；閥是否作為提升閥或止回閥工作，是多向的或單向的；或其他的與功能相關(guān)的閥特征。本文中所用的術(shù)語“幾何形狀優(yōu)化”指的是幾何結(jié)構(gòu)(其中，多孔分流板的孔沒有對齊)，引導流水的擋板、結(jié)節(jié)、角度或其他特征或結(jié)構(gòu)。
本文中所用的術(shù)語“混合界面”指的是虛擬隔膜，是兩種液體(即，溶質(zhì)和濃縮液)被兩種液體在其中得到混合的薄區(qū)域隔離的界面。本文中所用的術(shù)語“混合界面物理性質(zhì)”指的是混合界面的任何可測量的物理性質(zhì)，包括但不限于傳導性。本文中所用的術(shù)語“多孔分流板”指的是包含幾何形狀來引導液體并使它們均勻分布在工作交換機壓力容器的橫截面上以及有助于形成虛擬隔膜的板。本文中所用的術(shù)語“非控制閥”是不被激勵器控制的通用閥(包括但不限于響應(yīng)于通過控制濃縮液閥的濃縮液的壓カ和流而開和關(guān)的海水閥)的實施例。本文中所用的術(shù)語“提升閥”指的是具有桿組件、底座和閥盤的閥。本文中所用的術(shù)語“加壓”和“減壓”指的是工作交換機容器、閥、管道和/或任何其他的工作交換機部件的壓カ狀態(tài)的受控變化?！け疚闹兴玫男g(shù)語“結(jié)節(jié)”指的是與孔結(jié)合有助于加壓和減壓的任何突出的結(jié)構(gòu)配置。本文中所用的術(shù)語“反向滲透膜”或“半透膜”指的是現(xiàn)有技術(shù)已知的反向滲透脫鹽過程中采用的半透膜或膜陣列。本文中所用的術(shù)語“隔膜”指的是在工作交換機容器內(nèi)隔開溶質(zhì)和濃縮液的部件或物理存在。隔膜可以是實體部件或由溶質(zhì)和濃縮液之間的界面產(chǎn)生的混合界面。隔膜可以是實體隔離物(實體隔膜)或者沒有實體隔離物的區(qū)域(虛擬隔膜)，該沒有實體隔離物的區(qū)域是在沒有實體隔離物的情況下在溶質(zhì)和濃縮液之間工作的界面。本文中所用的術(shù)語“管狀”指的是細長形部件，包括圓筒形、方形、中空、實心或其他細長形結(jié)構(gòu)部件。本文中所用的術(shù)語“雙端ロ閥”指的是具有兩個端ロ的閥，每個端ロ可以是入口、出口，閥是單向閥或雙向閥。本文中所用的術(shù)語“通用閥”指的是可以與各種互換部件組合在一起產(chǎn)生能夠適于各種過程控制的閥的閥。本文中所用的術(shù)語“容器”指的是工作交換過程中采用的結(jié)構(gòu)。例如，容器包括但不局限于膜壓力容器和工作交換機壓力容器。膜壓カ容器包括反向滲透膜。膜壓カ容器可以是垂直或水平結(jié)構(gòu)。工作交換機壓力容器包含溶質(zhì)和濃縮液，還可以包含虛擬隔膜或?qū)嶓w隔膜。本文中所用的術(shù)語“工作交換機”或“等壓工作交換機”指的是用于從過程中恢復能量并在過程中對能量進行再用的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是ー種優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，該工作交換機系統(tǒng)具有裝入了至少兩種由虛擬隔膜隔開的液體的容器，所述工作交換機系統(tǒng)還包括采用了偏置幾何形狀定位的成對多孔分流板。


圖I是集成在通常的海水反向滲透系統(tǒng)中的示例性的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000的框圖；圖2示出了優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)的實施例，工作交換機系統(tǒng)采用了通用閥系統(tǒng)，以更進一歩地優(yōu)化該工作交換機系統(tǒng)；圖3示出了包括虛擬隔膜的工作交換機容器的截面圖；圖4示出了ー對多孔分流板。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，參照了通用閥的實施例的文字說明，其中，只有一些實施例在附圖中得到描述。這些說明不應(yīng)當被視為是對本發(fā)明范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，有很多功能性的等價變換，例如，部件的大小、尺寸以及形狀。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，包含其他的元件是顯而易見的。所有與附圖中的部件和說明書中所述的部件有等價關(guān)系的部件沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍。在下文的說明中提到了一些可行的改進。從而，本文示出的示例性實施例不能解釋為對本發(fā)明的限制，而只是權(quán)利要求的基礎(chǔ)，以及教·導本領(lǐng)域技術(shù)人員在任意適當?shù)木唧w設(shè)備中或以適當?shù)姆绞讲捎帽景l(fā)明的典型基礎(chǔ)。應(yīng)當理解的是，這些圖沒有必要按照比例繪制，重點是要說明本發(fā)明的原則。另夕卜，在本文所示的實施例中，在不同的附圖中用同樣的附圖標記來表示同樣結(jié)構(gòu)或相似結(jié)構(gòu)的元件。另外，術(shù)語“基本上”或“大約”可以應(yīng)用于任何量化表示，只要不導致量化表示所涉及的基本功能的變化。例如，本文中所公開的通用閥的ー個實施例可以包括ー些部件，這些部件起提升閥、止回閥、控制閥、非控制閥、海水閥或濃縮液閥的與這些術(shù)語定義相同的作用。出于增進對本發(fā)明原則的理解的目的，參照附圖中所示出的示例性實施例，并用特定的語言來描述它們。這些不應(yīng)當作為對本發(fā)明的限制。圖I是在反向滲透過程中用于能量恢復的示例性的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000的框圖。在所示的實施例中，工作交換機1000采用工作交換機容器30、35，這些交換交換機容器包括多個工作交換機隔膜40。在所示的實施例中，隔膜是虛擬隔膜。圖I還示出了非控制閥101、102、103和104(作為ー個止回閥)以及具有激勵器170、172、174和176的控制閥210、220、230和240，這些閥與高壓供料泵10、半透膜20和高壓提升泵60協(xié)作工作。圖I進ー步示出了供料箱33，供料箱33提供了低壓海水貯液池，而不單是依靠供料泵來提供用于反向滲透過程的海水供應(yīng)。在所示的實施例中，閥101、102、103和104開和關(guān)增大了工作交換機閥的入流和出流，產(chǎn)生壓カ的變化。采用供料箱33減小了當閥101、102、103和104打開時的壓カ變化。工作交換機系統(tǒng)的各種實施例可以包括更多或更少的供料箱33，或不同定位和配置的供料箱，而不像現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣依賴泵(未示出)。供料箱33可以位于提供自然落差的高度和不同的位置，不需要単獨的泵。在優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000的示例性實施例中，容器30和35的直徑的量級為24-36英寸，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于水平布置的容器需要液體之間的實體間隔，從而要求容器異乎尋常的長(通常為21英尺長)，這樣的內(nèi)在限制使得在現(xiàn)有技術(shù)中不能獲得這樣的直徑量級。其他的實施例可以是兩個或多個的標準直徑(現(xiàn)有技術(shù)中公知的參數(shù)設(shè)計)。在圖I所不的實施例中，容器30和35以垂直配置布置。這種垂直配置具有將壓力容器的高度限制在與非定制架構(gòu)一致的實際尺寸(直徑24-36英寸)的優(yōu)勢。這符合標準設(shè)計，使得可以采用市場上的標準部件(即，管道)，產(chǎn)生等壓系統(tǒng)的設(shè)計和生產(chǎn)的經(jīng)濟性。容器的尺寸是控制給定時間內(nèi)工作交換機可以執(zhí)行的循環(huán)的頻率或次數(shù)的因素。標準工作交換機系統(tǒng)1000中的容器可以被制作成實現(xiàn)循環(huán)的最大頻率所需的確切長度(高度)。優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000采用比現(xiàn)有技術(shù)中的本質(zhì)上要求采用實體隔膜的壓カ容器更大尺寸的壓カ容器30、35。在所示的實施例中，隔膜40是虛擬隔膜。虛擬隔膜40是密度較小的溶質(zhì)(海水)位于密度較大的濃縮液上部產(chǎn)生的。由于與不同的密度結(jié)合所呈現(xiàn)的重力會在沿水平壓カ容器的長度方向上撕裂海水和濃縮液，這會對目的產(chǎn)生負面影響，采用現(xiàn)有技術(shù)中已知的水平壓カ容器不會產(chǎn)生這種虛擬隔膜的效果?！DI所示的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000的實施例采用較大直徑的垂直壓カ容器30、35，與水平工作交換配置相比，這在經(jīng)濟上更可行，從工程角度而言更有效率。采用實體隔膜的現(xiàn)有技術(shù)中存在的ー個問題是隔膜必須比容器的直徑長，以在容器中不粘結(jié)或梗塞。由于在垂直優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000的實施例中沒有實體隔膜，可以使容器的直徑最大。隨之而來的阻力減小了液體在壓カ容器中的速度，直徑的増大進ー步増大了優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000的效率。另外，實體隔膜必須提供使溶質(zhì)和/或濃縮液在兩個方向上通過隔膜的方法，以避免過程停止以及避免對隔膜的損壞。由于出現(xiàn)的液體包括由混合界面中的液體組成的虛擬隔膜，可以很容易地通過多孔分流板和閥系統(tǒng)，采用虛擬隔膜不再有這種需要。在海水反向滲透過程的起動過程中，在所有的等壓工作交換機中都會出現(xiàn)這種不希望的意外情況，從而要求在短時期內(nèi)提供液體通過實體隔膜，直到建立均衡和穩(wěn)定。圖I中所示的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000的實施例采用了雙端ロ閥。采用雙端ロ閥而不是三端ロ閥使優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000工作更流暢。圖2示出了優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000的兩個容器的實施例，該實施例采用了通用閥，通過減小膜系統(tǒng)或膜陣列中的瞬態(tài)壓カ(這是所有反向滲透膜制造商提出的設(shè)計要求)來更進ー步地優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)。在所示的實施例中，在移動閥盤的重要部分或主要部分離開閥座之前，通過采用合并在閥桿中的較小的閥，合并減輕/均衡閥兩側(cè)的壓カ的系統(tǒng)，通用閥使得現(xiàn)有技術(shù)中已知的大提升閥可以毫不費力地移動。圖3是閥的截面圖，示出了兩對多孔分流板68、69的關(guān)系。具體地，圖3示出了虛擬隔膜40、溶質(zhì)45、濃縮液50以及多孔分流板68、69。在所示的實施例中，不需要實體隔離物或?qū)嶓w隔膜。圖中還示出了非控制閥103、104以及濃縮液50。在水平工作交換容器配置中，實體隔膜要求實體隔膜的長度直徑比(長寬比)比直徑長，這具有減弱水平壓カ容器的工作長度(有效容積)的效果。圖2中所示的實施例是垂直壓カ容器，不需要實體隔膜。由于混合界面所產(chǎn)生的虛擬隔膜的厚度(長度)小于容器的直徑，在増大直徑的情況下，虛擬隔膜40提供了更大的有效容積。在圖3所示的實施例中，采用虛擬隔膜40(而不是實體隔膜)進ー步提供了減小阻力和增大效率的優(yōu)點。在壓カ容器更大直徑以及受益于較短/較薄的虛擬隔膜的情況下，減小了在壓カ容器中傳輸?shù)囊后w的速度。較低的速度產(chǎn)生了較小的湍流(雷諾氏數(shù)，即，液體流速率)，較小的湍流使阻カ減小以及效率提高。采用虛擬隔膜40 (而不是實體隔膜)進ー步提高了優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000的可靠性和耐久性。本領(lǐng)域中的其他等壓工作交換機設(shè)備中出現(xiàn)的實體隔膜已經(jīng)驗證了在容器中出現(xiàn)梗塞并需要拆解的傾向，導致工作交換系統(tǒng)故障。圖3示出了優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)1000中的容器的實施例，圖中還示出了通過容器壁放置在多孔分流板68上方以及多孔分流板69下方的傳導率監(jiān)控探頭71和72。在所示的實施例中，傳導率監(jiān)控探頭71和72位于容器30中，不斷地測量與傳導率探頭接觸的液體的鹽度。在所示的實施例中，傳導率監(jiān)控探頭71和72用來測量傳導率(鹽分)并探測虛擬隔膜40的移動和位置。
·
在不同的實施例中，傳導率監(jiān)控探頭71和72可以被配置和集成有軟件，來監(jiān)控虛擬隔膜的混合界面的物理性質(zhì)。傳導率監(jiān)控探頭71和72提供的信息可以被軟件解讀，并被用來指導控制閥210和220的打開和關(guān)閉，這反過來指導能量恢復過程并使過程連續(xù)。圖4示出了ー對具有偏置幾何形狀的多孔分流板68的示例性實施例。
權(quán)利要求
1.一種優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其包括 至少一個容器，所述容器裝有至少兩種由虛擬隔膜隔離的液體； 至少一個貯液罐； 至少一個閥，所述閥控制所述至少一種液體進和出所述至少一個容器的流； 第一多孔分流板和第二多孔分流板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其中，所述第一多孔分流板和所述第二多孔分流板是偏置的，使得所述第一多孔分流板的孔不與所述第二多孔分流板的孔對齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其中，所述至少一對多孔分流板中的每一個的幾何形狀都得到優(yōu)化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其中，所述至少一對多孔分流板中的每一個至少具有一種幾何形狀優(yōu)化特征，所述幾何形狀優(yōu)化特征選自直徑范圍在八分之一英寸到一英寸的多個孔組成的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，所述優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)包括多對多孔分流板，多對多孔分流板中的至少一對多孔分流板是偏置的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其中，所述至少一個容器的長度小于21英尺。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其中，所述至少一個容器的直徑大于18英寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其中，所述至少一個容器是垂直的。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其還包括至少一個傳感器，用來測量所述混合界面的至少一種物理性能。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器，其中，鹽度被測量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器，其中，所述鹽度是傳導率的量度標準。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其還包括至少一個雙端口閥。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其還包括至少一個供料罐。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其還包括至少兩個供料罐，所述至少兩個供料罐中的每一個都位于不同的高度。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其還包括至少一個通用閥。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)，其中，所述至少一個通用閥選自控制閥和非控制閥所組成的組中。
17.一種制作優(yōu)化工作交換機系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟 在所述至少一個容器中的每一個中放置至少一個多孔分流板； 選擇至少一個容器具有24至36英寸的直徑；以及 在所述至少一個容器的每一個中產(chǎn)生虛擬隔膜。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其還包括將至少兩個多孔分流板放置在幾何形狀偏置位置上。
19.一種優(yōu)化工作交換機設(shè)備，其包括 至少一個容器，所述容器裝有由虛擬隔膜隔離的至少兩種液體；至少一個貯液罐； 至少一個閥，用來控制至少一種液體進和出所述至少一個容器的流。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的優(yōu)化工作交換機設(shè)備，其中，所述至少一個容器還包括至少一對多孔分流板。
全文摘要
一種用于節(jié)省在反向滲透過程中所用的能量的優(yōu)化系統(tǒng)，所述優(yōu)化系統(tǒng)產(chǎn)生、控制和測量能量恢復工作交換機中的虛擬隔膜，多孔分流板、不同尺寸的容器和貯液罐放置在最佳高度。
文檔編號B01D61/06GK102791362SQ200980161989
公開日2012年11月21日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者林·雷格納, 費爾南多·哈維爾·佩雷斯-費爾南德斯, 阿恩·弗里特多夫·默納 申請人:阿奎林有限公司