[发明专利]用于电化学处理水的装置和方法

说明书

本发明涉及通过电渗析的水处理，比如为了杀死微生物的处理，优选地 海水的处理，比如压舱水处理。

如本文所使用，术语“水”一般不指纯净水，而是由上下文显而易见， 其指需要处理的水，比如在天然形成的水体中发现的海水或盐水。

压舱水是通过船在压舱水罐或有时在其他合适的空间比如货舱或油舱中 运输的水。将其在水“供体”位置处泵入舱以补偿随货物和/或燃料的卸载/ 消耗所带来的重心点的改变，并因此维持稳定性。正确压舱从结构观点方面 是必要的，并且也用于性能原因以便确保适当的推进器和舵浸入，合适的桥 梁考虑以及保持期望的船只移动和操作特性。压舱水运输至水“容纳”位置， 其通常在船只装载货物的位置，其潜在地在压舱水源地的生物地理区域之外。 随着货物在船上装载可排出压舱水。压舱水可寄生一系列物种，其包括浮游 动物、浮游植物、细菌和病毒。在排出点可能没有这些物种的天敌，并且其 可在新的位置定居并且繁殖，这对环境、工业和人健康造成严重的问题。

期望处理水和尤其是压舱水以便杀死微生物或使微生物失活，并且减少 或移出其他污染物。

WO2008/047084描述了压舱水处理的方法和装置，包括膜电池中电渗析 的使用。该类型的电渗析是流体处理方法，其基于通过在由离子交换膜隔开 的两个电极之间施加恒定的或脉冲的电势差造成的离子分离。一个电极将用 作吸引阴离子的阳极(正电荷)而另一个将用作吸引阳离子的阴极(负电荷)。膜 和阳极之间隔室中的流体的特征为具有过多电子的阴离子并且可被称为浓缩 物，而膜和阴极之间隔室中的流体的特征为存在缺少电子的阳离子并且可称 为淡水(diluate)。

在一些电渗析方法中，多个膜电池排列成称为电渗析堆栈(electrodialysis stack)的构造，交替的阴离子和阳离子交换膜形成多个膜电池——通常在单个 阳极和阴极之间。电渗析的已知应用是大规模的含盐水和海水淡化和产盐， 和小规模和中等规模的饮用水生产。电渗析也用于处理工业，用于分离某些 污染物比如重金属。

在WO2008/047084的公开内容中，如下处理压舱水：将一部分压舱水与 主流分开，使其通过膜电池，和将膜电池的产物返回主流。返回的产物主要 是浓缩物并且这具有使水中的微生物失活或杀死微生物的作用。仅仅引导一 部分水通过电渗析处理装置并且将膜电池的产物返回水的概念代表本领域的 发展，因为实现了有效的水处理，而不需要使全部的水流过电渗析处理装置。

因此，WO2008/047084的电渗析设备提供了用于水处理比如压舱水处理 的有利形式的电渗析处理。但是，与使用该类型电渗析处理来处理海水比如 压舱水相关的进一步工作已经鉴定为可作出改进的区域。

从第一方面看，本发明提供了一种用于处理水的电渗析装置，其包括： 膜电池，用于引导一部分引入水流至该膜电池的阳极侧的阳极流动路径，用 于引导一部分引入水流至该膜电池的阴极侧的阴极流动路径，用于监测水温 度的温度监测设备和用于在阳极流动路径中的水到达膜电池之前增加其温度 的加热器，其中加热器布置为当初始水温度低于预定水平时操作来增加阳极 流动路径中的水的温度。

已经发现，引入水的温度低于一定水平导致驱动电渗析装置需要的电功 率的显著增加。该功率增加可大于加热水需要的功率。因此，当初始温度太 低时通过加热水改进系统的效率。以上方法需要在阳极流动路径中的水到达 膜电池之前将其加热。有利地，阴极流动路径中的水通至(passto)膜电池而 不用任何预热。例如，如先前在GB2487249中所描述的，申请人提出加热引 入水，而没有任何在加热之前分离水流的建议。尽管在GB2487249中描述的 一般概念提供了显著优势，但已经发现通过仅预热阳极流动路径中的水的更 具体的特征提供了无法比拟的优势。