智能流体过滤管理系统技术方案

一种过滤系统可以包括压力泵，所述压力泵被配置来在流动于第一室与第二室之间的流体上施加压力。所述过滤系统还可包括流量传感器，所述流量传感器被配置来测定与流过在所述第一室与所述第二室之间沉积的膜的流体相关的至少一个参数。所述过滤系统可包括压力传感器，所述压力传感器被配置来测定从所述第一室流到所述第二室的所述流体的压力读数。所述过滤系统可包括过滤管理系统，所述过滤管理系统被配置来基于所述压力读数引起所述压力泵在流过所述膜的流体上施加恒定压力持续第一预定时间。所述过滤管理系统可被配置来基于所述至少一个参数引起所述压力泵使穿过所述膜的所述流体流反转持续第二预定时间。

Intelligent fluid filtration management system

A filtration system may include a pressure pump configured to exert pressure on a fluid flowing between the first chamber and the second chamber. The filter system may also include a flow sensor configured to determine at least one parameter associated with a fluid flowing through the film deposited between the first chamber and the second chamber. The filtration system may include a pressure sensor configured to determine a pressure reading of the fluid from the first chamber to the second chamber. The filter system includes a filtering management system, the management system is configured to filter based on the pressure readings caused by the pressure pump in the fluid flowing through the membrane is applied to the constant pressure for a first predetermined time. The filtration management system may be configured to cause the pressure pump to reverse the fluid flow through the film for a duration of second predetermined time based on at least one parameter.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】智能流体过滤管理系统相关申请的交叉引用本申请要求2014年8月12日提交的标题为“用于交叉流动膜系统的智能通量管理系统”的美国临时申请序号62/036,344和2015年4月10日提交的标题为“智能流体过滤管理系统”的美国临时申请序号62/145,793的优先权，各申请的内容以引用方式特此并入。
技术介绍
在实践中，过滤可宽泛地分为六个分离类别：固-气、固-液、固-固、液-液、气-液和气-气。过滤技术用来在广泛的工艺应用中分离污染物和增值材料，所述工艺应用诸如汽车和航空航天燃料和空气过滤、家庭和工业空气过滤、食品和饮料浓缩和灭菌、药物分子隔离和纯化、医疗如肾脏透析和血液氧合、饮用水处理、工业工艺用水纯化以及废物处理和环境整治。例如，过滤是最重要和广泛使用的水纯化方法，因为它能够通过尺寸排阻、优先吸附和大规模扩散来完全地和连续地过滤杂质(HoweandG.Tchobanoglous,WaterTreatment:PrinciplesandDesign,JohnWiley&Sons,Inc.,Hoboken,NewJersey,第2版,2005)。几乎所有的市政和工业水和废水处理设施、大多数地下水处理设施以及大型和小型脱盐设施采用一些形式的过滤以去除有问题的物质，诸如微生物、粘土、沉积物、油和其他有机和无机溶质(Crittenden,J.,等(2012)WaterTreatment:PrinciplesandDesign,MWH,Hoboken,NJ,USA)。通常，流体过滤构成了通过穿过分离介质的相对速率从水中分离和除去目标悬浮和溶解的固体。流体过滤系统最常见地包括以下处理技术：颗粒介质过滤(例如，砂、无烟煤、石榴石、坚果壳、非织造织物和其他非反应性废生物质)、离子交换介质过滤、吸附介质过滤(例如，颗粒活性炭或GAC、沸石、聚合物和有机粘土)、反应介质过滤(例如，绿砂和氧化过滤、生物砂过滤、生物GAC过滤)、低压膜过滤(例如，微滤和超滤)，以及高压膜过滤(例如，纳滤和反渗透)。大多数过滤工艺受去除材料在过滤介质上或过滤介质中的累积限制。例如，当膜用来从水样品中过滤杂质时，随着膜变得被无机颗粒、有机物质和/或生物微生物堵塞或“结垢”，通量将随时间逐渐减少。膜结垢通常导致严重的通量或通过量下降，影响工艺效率和所产生的水的质量。事实上，由于对滤液质量、维持目标过滤通过量、能量效率和过滤器损坏的剧烈影响，过滤器堵塞及其减轻仍然是过滤技术的主要操作挑战。过滤器堵塞是在过滤期间发生的不可避免的现象，但是可在需要完全更换之前通过日常维护策略来减轻。具体地，通量维持技术可定义为通过去除过滤器上或内的可逆污物和沉积物和/或抑制它们的未来沉积来执行以恢复滤液通量的系统工艺。常见的维护策略包括各种形式的机械和化学清洗，诸如滤液反洗和原位化学清洗(例如，腐蚀剂、氧化剂/消毒剂、酸、螯合剂和表面活性剂)(Liu,C.,等(2006)MembraneChemicalCleaning:FromArttoScience,PallCorporation,PortWashington,NY11050,USA)。然而，每个维护响应可通过增加系统停机时间、消耗商品化的滤液产物、消耗昂贵的清洗化学品和通过苛刻的清洗方法损坏过滤器来负面地影响工艺的效率。当前，这些过滤器维护技术使用预定的设计标准—频率、强度和持续时间来实施—并且不能实时适应给定过滤工艺内的空间和时间变化。因此，需要用于操作基于过滤的工艺的适应性工艺控制技术，以便优化维护响应并且使过滤器污染对操作能量需求和寿命循环性能的影响最小化。相当大的努力与响应于过期过滤器的拆卸和更换相关，并且可产生显著的系统停机时间和成本。过滤器模块、过滤介质、离子交换树脂或颗粒活性炭的使用寿命基于用于给定处理目的的独特环境条件和水质是位置特异性的。因此，最大化工厂效率需要基于与给定应用中的模块的具体性能直接相关的信息来预测所述模块的使用寿命。在本公开中解决了这些和其他缺点。专利技术概要应理解，如所要求的，以下概述和以下具体实施方式都仅仅是示例性和说明性的而不是限制性的。提供了用于智能流体过滤管理的方法和系统。所述方法和系统可监测与过滤系统的一个或多个膜相关的一个或多个参数。一个或多个过滤器的条件可基于监测到的过滤系统的一个或多个参数来确定。所述条件可包括即将到来的过滤器熟化或过滤准备状态、检测到的过滤器熟化或过滤准备状态、即将到来的完整性破坏、检测到的完整性破坏、即将到来的渗透性损失、检测到的渗透性损失中的一个或多个、其组合等。一个或多个维护程序可基于确定的条件来执行。一个或多个维护程序可包括过滤器清洗程序、过滤器隔离程序、过滤器修理程序、过滤器更换程序和过滤器钉扎程序中的一个或多个。在一方面，过滤管理系统可监测恒定压力操作期间的流体滤液通过量变化和恒定滤液通过量操作期间的压力变化中的至少一个。结垢机制可基于滤液通过量的变化和压力的变化中的至少一个来确定。结垢机制可通过根据一个或多个预定结垢模型执行滤液流量变化或压力变化的数学分析来确定。一个或多个预定结垢模型可包括Hermia氏模型、改进Hermia氏模型和串联阻力模型中的一个或多个。可基于所确定的结垢机制来选择清洗方案。清洗方案可包括选择清洗方法和与清洗方法相关的一个或多个参数在一方面，过滤系统可以包括压力泵，所述压力泵被配置来在流动于第一室与第二室之间的流体上施加压力。所述过滤系统还可包括流量传感器，所述流量传感器被配置来测定与流过在所述第一室与所述第二室之间沉积的膜的流体相关的至少一个参数。过滤系统可以包括压力传感器，所述压力传感器被配置来测定从第一室流到第二室的流体的压力读数。此外，过滤系统可以包括过滤管理系统，所述过滤管理系统被配置来基于压力读数引起压力泵在从第一室到第二室流过膜的流体上施加恒定压力持续第一预定时间。过滤管理系统可被进一步配置来基于至少一个参数引起压力泵使穿过膜的流体流反转持续第二预定时间。另外的优势将在下面的描述中部分地阐述或者可通过实践来学习。所述优势将借助在所附权利要求书中具体指出的要素和组合来实现和达到。应理解，如所要求的，前述概述和以下具体实施方式都仅仅是示例性和说明性的而不是限制性的。附图简述并入本说明书并且构成本说明书的一部分的附图说明实施方案，并且连同描述一起用来解释方法和系统的原理：图1示出膜工艺的恒定通过量可变进料压力操作的代表性示意图；图2示出膜工艺的恒定压力可变通量操作的代表性示意图；图3示出过滤管理系统的代表图；图4示出在正向过滤之后接着反洗期间的代表性通量分布；图5示出了说明用于在训练模式下操作过滤管理系统的示例性方法的流程图；图6示出过滤管理系统的代表性流程图；图7示出了说明用于在控制模式下操作过滤管理系统的示例性方法的流程图；图8示出过滤管理系统的控制模式操作的代表性流程图；图9示出了说明用于响应于通量的阶跃变化来操作过滤管理系统的示例性方法的流程图；图10示出了说明用于响应于通量的脉冲变化来操作过滤管理系统的示例性方法的流程图；图11示出了过滤管理系统对持续时间tp的脉冲事件的响应的代表性示意图；图12示出了说明用于操作过滤管理系统的示例性方法的流程图；图13示出了进行拟合测试以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：监测与过滤系统的一个或多个膜相关的一个或多个参数；基于监测到的一个或多个参数确定一个或多个过滤器的条件；以及基于确定的条件执行一个或多个维护程序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.12 US 62/036,344;2015.04.10 US 62/145,7931.一种方法，其包括：监测与过滤系统的一个或多个膜相关的一个或多个参数；基于监测到的一个或多个参数确定一个或多个过滤器的条件；以及基于确定的条件执行一个或多个维护程序。2.如权利要求1所述的方法，其中监测作为全过滤系统的平均值或通过监测所述过滤系统内的局部性能参数来执行，以检测单独过滤器结垢的空间变化性。3.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个参数包括以下中的一个或多个：变压器过滤器压降、滤液流速、滤液浊度、滤液盐度、滤液pH、滤液颜色、滤液硬度、滤液总有机浓度、滤液微生物计数、进料微生物计数、一种或多种预定义滤液、进料或浓缩物离子的浓度，以及一种或多种预定义滤液、进料或浓缩物非离子分子的浓度。4.如权利要求3所述的方法，其中在前端(流入物)、后端(浓缩物或拒斥物)和滤液(或渗透物)处监测被监测的所述一个或多个参数，并且其中进料侧和滤液侧参数两者在所有位置处监测。5.如权利要求1所述的方法，其中基于所述监测到的一个或多个参数确定所述一个或多个过滤器的条件包括基于所述监测到的一个或多个参数执行统计分析。6.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个过滤器的条件包括即将到来的过滤器熟化或过滤准备状态、检测到的过滤器熟化或过滤准备状态、即将到来的完整性破坏、检测到的完整性破坏、即将到来的渗透性损失和检测到的渗透性损失中的一个或多个。7.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个维护程序包括过滤器清洗程序、过滤器隔离程序、过滤器修理程序、过滤器更换程序和过滤器钉扎程序中的一个或多个。8.一种方法，其包括：监测恒定压力操作期间的流体滤液通过量的变化和恒定滤液通过量操作期间的压力的变化中的至少一个；基于滤液通过量的所述变化和压力的所述变化中的至少一个确定结垢机制；以及基于确定的结垢机制选择清洗方案。9.如权利要求8所述的方法，其还包括：根据选择的清洗方案执行清洗程序。10.如权利要求8所述的方法，其中监测滤液通...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·M·V·霍克，苏比尔·巴塔查尔吉，吉尔·赫维茨，
申请(专利权)人：沃特普兰尼特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US