用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统中的计量泵技术方案

本公开描述了一种用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统(1)中的计量泵(19)，其中，计量泵(19)包括：移位体，用于将阻垢剂以配分剂量的方式泵送到基于膜的水处理系统(1)中；马达，用于驱动移位体；控制模块，用于控制马达，其中，控制模块被配置为：基于温度修正系统变量(SVTc)改变被泵送到水处理系统(1)中的阻垢剂的剂量，温度修正系统变量(SVTc)基于水处理系统(1)的多个运行变量。本公开的技术方案用于对阻垢剂的最小量和/或最小流量配分剂量，所述阻垢剂的最小量和/或最小流量对于在使用阻垢剂的任意基于膜的水处理系统中达到目标回收率并由此使阻垢剂的过量配送最小化或防止阻垢剂的过量配送来说是必需的。

Metering pump for distributing scale inhibitor to membrane-based water treatment system

The present disclosure describes a metering pump (19) for distributing scale inhibitors to a membrane-based water treatment system (1), in which the metering pump (19) includes a displacer for pumping scale inhibitors to a membrane-based water treatment system (1) in a dosage-partitioned manner; a motor for driving the displacer; and a control module for controlling the motor, in which the control module is configured to be temperature-based: The degree correction system variable (SVTc) changes the dosage of scale inhibitors pumped into the water treatment system (1), and the temperature correction system variable (SVTc) is based on multiple operation variables of the water treatment system (1). The technical scheme of the present disclosure is used to distribute the minimum amount and/or minimum flow dose of the scale inhibitor, which is necessary for achieving the target recovery rate in any membrane-based water treatment system using the scale inhibitor and thereby minimizing the excessive distribution of the scale inhibitor or preventing the excessive distribution of the scale inhibitor.

【技术实现步骤摘要】
用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统中的计量泵
本公开大致涉及用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统中的计量泵、包括这种泵的计量系统和用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统中的方法。特别地，基于膜的水处理系统可以是反渗透(RO)淡化(desalination)系统。然而，本文描述的计量泵、计量系统和方法可用于任意基于膜的淡化和水处理应用中。这包括，但不限于城市用水和工业用水淡化、城市用水处理、工业用水处理、地下水过滤、饮用水过滤、地表水过滤、高纯水、冷却水处理、中水回用、苦咸水过滤、海水淡化、采出水等。
技术介绍
利用反渗透(RO)或纳米过滤(NF)的基于膜的水淡化和水处理是一种主流技术，该主流技术无论地理位置如何都非常有助于解决不同国家中的水短缺和水污染问题。RO是一种膜技术，它被很好地建立在并广泛用于基于膜的水淡化(例如，海水、苦咸水、处理过的废水、被破坏的水域(impairedwaters)、采出水等)和水处理(例如，地表水、地下水、中水回用)。广泛使用的这种系统的性能指标是限定为产水的流出量(即，系统生产的水)与供水的流入量(即，输送到系统的水)之间的比的“回收率”或“产出率”。被系统排放的水称为浓水(concentrate)或浓盐水(brine)。基于膜的水处理系统可包括一个或多个膜。在多膜系统中，膜可被串行和/或并行布置，其中膜i的浓水可用于馈送到随后的膜i+1。系统回收率总是低于100％，并且它取决于供水的含盐量和例如膜结垢的其它因素。结垢是堵塞膜并降低其过滤和水扩散性能的一种类型的膜积垢。当一种或多种结垢盐类超过了它们的溶解极限、发生过度饱和并且沉淀时发生结垢。当回收率(产水/供水)增大时发生结垢种类的浓度增加，这在靠近供水侧上的膜表面的区域中增强了浓差极化。因此，回收率受结垢限制。此外，膜积垢，特别是结垢，使膜性能劣化，这导致有限的膜使用寿命、使用较高的压力并由此使用较高的能量、更频繁地清洗膜和系统停机时间。其结果是昂贵的操作成本和受限的系统性能。结垢是溶液中的矿物质/盐析出而使它们形成晶核(nuclei)的现象，该现象促使结晶化(矿物沉积)并最终将结垢(积垢)产生到膜上。析出在离子活性达到它们的饱和极限并且溶液变得超饱和时开始。通过使用被称为阻垢剂的化学添加剂可降低甚至防止结垢风险或结垢程度。阻垢剂是可以从市场上获得的化学产品，它们被设计为添加到膜系统的馈入水流中以防止结垢。阻垢剂通常与阻垢剂制造商所提供的剂量建议一起提供，以达到目标回收率。然而，阻垢剂的最有效率的配送高度依赖于应用和系统。阻垢剂制造商的剂量建议通常是高估的，从而在许多不同的应用和系统中保证承诺的目标回收率。除了无效率地过度消耗昂贵的阻垢剂以外，阻垢剂的这种过量配送还产生运行问题，例如，要通过原地清洗(CIP)来完全恢复的膜的能力会受到过剂量的阻垢剂的负面影响。过量配送和由此产生的无效率的阻垢剂可能停留在被排放到外部水体或下水道排水中的浓水流中。这对负责废水处理厂的水务管理局和个人产生了问题并且引起了水受纳体(waterreceivingbody)(自然或废水处理厂)的环境污染。因此，基于膜的水处理系统可能被管理局关闭或可以对系统的运营者进行惩罚。
技术实现思路
本文公开的计量泵、计量系统和方法提供了一种方案，用于对阻垢剂的最小量和/或最小流量配分剂量，所述阻垢剂的最小量和/或最小流量对于在使用阻垢剂的任意基于膜的水处理系统中达到目标回收率并由此使阻垢剂的过量配送最小化或防止阻垢剂的过量配送来说是必需的。根据本公开的第一方面，提供一种计量泵，用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统中。该计量泵包括：-移位体(displacementbody)或泵轮，用于将阻垢剂以配分剂量的方式泵送到基于膜的水处理系统中，-马达，用于驱动移位体或泵轮，以及-控制模块，用于控制马达，其中所述控制模块被设置为：基于温度修正系统变量(SVTc)来改变被泵送到水处理系统中的阻垢剂的剂量，温度修正系统变量(SVTc)以水处理系统的多个运行变量为基础。术语“基于膜的水处理系统”在本文中应包含反渗透(RO)、正向渗透(FO)、膜蒸馏(MD)、电渗析(ED)、纳米过滤(NF)、微过滤(MF)或超滤(UF)系统中的任意形式，特别是使用膜技术的淡化系统，例如，石墨烯和碳纳米管薄膜、离子交换薄膜、反向电渗析(EDR)薄膜、电容去离子薄膜(CDI)和在淡化和水处理中使用的其它类型的薄膜。通常，任何涉及到阻垢剂的使用的基于膜的淡化和水处理技术(例如，RO、NF、FO、MD、ED、EDR、CDI)均可是本公开的应用领域。术语“阻垢剂”在本文中应意指对降低膜结垢(特别是膜积垢)的风险或程度有效的任意形式的化学添加剂。阻垢剂可以是(例如)螯合剂、延缓剂(delayagents)和/或分散剂。用于阻垢剂的化学剂型可被归类到溶解度改性剂(例如，聚磷酸盐、磷酸酯、磷酸盐酯、聚丙烯酸酯、EDTA)、晶形控制剂(例如，聚马来酸、磺化聚苯乙烯)、用于分散的表面活性剂(例如，金属磺酸盐、金属酚盐、脂肪酸磷酸盐)等中。阻垢剂可包括这些剂型的组合和/或混合物。术语阻垢剂的“剂量”在本文中应意指阻垢剂的量和/或流量。通过调节进入基于膜的水处理系统的连续流，计量泵可将阻垢剂以配分剂量的方式泵送到基于膜的水处理系统中。可选地，进入基于膜的水处理系统的阻垢剂的流可以是以规则间隔或不规则间隔间断的，其中剂量可通过间隔率和/或每个间隔的阻垢剂的量来改变。优选地，计量泵是具有移位体的容积泵，移位体用于使水的限定部分移位，从而能够通过控制移位部分的数量和/或频率来控制泵送剂量。术语“温度修正系统变量”(SVTc)可以被限定为取决于膜的结垢且包括温度修正的任何系统变量。例如，温度修正系统变量(SVTc)可以是温度修正的净驱动压力(NDPTc)。术语“净驱动压力”(NDP)在本文中可以被限定为：其中Pf表示供水压力，ΔPfc是供水压力与浓水压力之间的差，Pp是产水压力，πfc是供给浓水渗透压力(feed-concentratesmoticpressure)，并且πp是产水渗透压力(permeateosmoticpressure)。温度修正的净驱动压力NDPTc可以被限定为：NDPTc＝NDP·TCF，其中TCF是温度修正因子，其是膜特定的温度修正常量Ct与供水温度Tf的函数：TCF＝f(Ct，Tf)。在水处理系统以基本恒定的产水流量运行的情况下，温度修正净驱动压力(NDPTc)是温度修正系统变量(SVTc)的优先选择。如果通过膜的通过量(throughput)因结垢和积垢而降低，则可增大供水泵速度或功率以达到恒定的产水流量。随后，膜的结垢和积垢将作为温度修正净驱动压力(NDPTc)的增大示出。温度修正系统变量(SVTc)的替代选择可以是温度修正产水流量(PFTc)，其在本文中被限定为：其中Qp表示产水流量并且TCF是与上面所述内容相同的温度修正因子。如果Qf是10.0m3/h并且TCF＝0.747，则PTFc可以是13.39m3/h。在水处理系统以基本恒定的供水压力和/或用恒定的供水泵速度/功率来运行的情况下，温度修正产水流量(PFTc)是温度修正系统变量(SVTc)的优先选择。如果通过膜的通过量因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统(1)中的计量泵(19)，其中，所述计量泵(19)包括：移位体，用于将阻垢剂以配分剂量的方式泵送到基于膜的水处理系统(1)中，马达，用于驱动所述移位体，以及控制模块，用于控制所述马达，其中，所述控制模块被配置为：基于温度修正系统变量(SVTc)改变被泵送到水处理系统(1)中的阻垢剂的剂量，所述温度修正系统变量(SVTc)以水处理系统(1)的多个运行变量为基础。

【技术特征摘要】
2017.10.13 EP 171962911.一种用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统(1)中的计量泵(19)，其中，所述计量泵(19)包括：移位体，用于将阻垢剂以配分剂量的方式泵送到基于膜的水处理系统(1)中，马达，用于驱动所述移位体，以及控制模块，用于控制所述马达，其中，所述控制模块被配置为：基于温度修正系统变量(SVTc)改变被泵送到水处理系统(1)中的阻垢剂的剂量，所述温度修正系统变量(SVTc)以水处理系统(1)的多个运行变量为基础。2.根据权利要求1所述的计量泵(19)，其中，所述控制模块被配置为接收和/或确定所述温度修正系统变量。3.根据权利要求1或2所述的计量泵(19)，其中，水处理系统(1)的所述多个运行变量包括包括由供水压力(Pf)、供水导电性(γf)、供水温度(Tf)、供水pH(pHf)、供水压力与浓水压力之间的差(ΔPfc)、产水压力(Pp)、产水温度(Tp)和产水导电性(γp)构成的组中的至少一个。4.根据前述权利要求中的任意一个所述的计量泵(19)，其中，所述控制模块被配置为：以作为反馈值的先前确定的温度修正系统变量的值为基础而递归地调节被泵送到水处理系统(1)中的阻垢剂的剂量。5.根据前述权利要求中的任意一个所述的计量泵(19)，其中，所述控制模块被配置为：在温度修正系统变量的斜率(ΔSVTc/Δt)改变时，调节被泵送到水处理系统(1)中的阻垢剂的剂量。6.根据前述权利要求中的任意一个所述的计量泵(19)，其中，温度修正系统变量(SVTc)是温度修正净驱动压力(NDPTc)和/或温度修正产水流量(PFTc)和/或它们的组合。7.根据权利要求6所述的计量泵(19)，其中，所述控制模块被配置为：只要温度修正净驱动压力的斜率(ΔNDPTc/Δt)不增大和/或只要温度修正产水流量的斜率(ΔPFTc/Δt)不减小，就递归地减小被泵送到水处理系统(1)中的阻垢剂的剂量。8.根据权利要求6或7所述的计量泵(19)，其中，所述控制模块被配置为：如果温度修正净驱动压力的斜率(ΔNDPTc/Δt)已增大和/或如果温度修正净产水流量的斜率(ΔPFTc/Δt)已减小，则增大被泵送到水处理系统中的阻垢剂的剂量。9.根据权利要求6至8中的任意一个所述的计量泵(19)，其中，所述控制模块被设置为：只要温度修正净驱动压力的斜率(ΔNDPTc/Δt)高于初始斜率(ΔNDPTc0/Δt)和/或只要温度修正产水流量的斜率(ΔPFTc/Δt)低于初始斜率(ΔPFTc0/Δt)，就递归地增大被泵送到水处理系统中的阻垢剂的剂量。10.一种用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统(1)中的计量系统，其中所述计量系统包括：根据前述权利要求中的任意一个所述计量泵(19)，以及多个传感器(35)，用于确定水处理系统(1)的多个运行变量，其中，所述控制模块被配置为：基于温度修正系统变量(SVTc)改变被泵送到水处理系统(1)中的阻垢剂的剂量，所述温度修正系统变量(SVTc)以由多个传感器(35)确定的水处理系统(1)的多个运行变量为基础。11.根据权利要求10所述的计量系统，还包括计算模块(41)，所述计算模块(41)被配置为确定温度修正系统变量(SVTc)。12.根据权利要求11所述的计量系统，其中，所述计算模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·A·扬阿利金塔尼利亚，D·M·多米尼加，W·J·C·范德文，
申请(专利权)人：格兰富控股联合股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK