用于监测和控制沉积物形成的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于监测包括水流的工艺中的沉积物形成的方法和装置。根据本发明专利技术，将含水液体的进料流提供到待监测的接收表面上。至少一部分接收表面用至少一个光源照亮。在接收表面采集视觉数据并进行分析。基于从分析的视觉数据获得的信息，将附着在接收表面的沉积物的质量和类型进行分类，并且基于分类计算定量结垢和/或污染指示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测和控制沉积物形成的方法和装置
本专利技术涉及用于检测、监测和控制湿润表面上沉积物形成的方法和装置。更具体地，本专利技术涉及基于来自工艺装置的表面或来自专用监测池的采集的视觉数据，检测和分类水密集型工艺中的结垢和污染。
技术介绍
全球日益增长的用水和废水处理需求推动了大规模膜过滤工艺的发展。特别是通过反渗透(RO)技术进行的海水淡化为解决世界缺水问题提供了一种解决方案，每天从海水中提供数百万立方米的淡水。更高质量以及过滤膜的供应与环境要求一起使得膜工艺(例如微过滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)膜和反渗透(RO)吸引工艺)补充或取代常规系统和沉淀工艺以去除颗粒、有机物质和溶解盐。在两种废水处理中都使用膜过滤器，以例如替代活性污泥工艺的沉降，以及在低/高盐度水中，其中使用MF和UF预处理的反渗透作为用于从水中去除盐的常规颗粒或砂滤器的替代品。然而，膜和反渗透技术的成功受到污染问题的挑战。污染减少了通过膜的渗透流量，并且被认为是膜过滤技术应用中的主要问题。存在几种类型的膜污染：包括无机污染或结垢，胶体污染，有机污染和生物污染。一个特别的问题是生物污染，生物材料的发展在膜表面形成粘性层。生物污染是指细菌细胞或絮状物在膜上的沉积、生长和代谢。由于增加的生物膜阻力和渗透压的影响，生物污染导致更高的能量输入要求，由于膜表面溶质积聚的增加导致产品水质量降低，从而导致运行和维护成本的显着增加。造纸厂确实存在表面沉积物形成问题。供水管表面、水箱、纸机湿端的飞溅区域或纸机湿部分的任何金属表面都可能发生污染。造纸厂的沉积物通常是有机的，可以由沥青、白沥青或胶粘物组成，或沉积物可能是无机的或由生物污染组成。这样的沉积物，当允许生长时，将释放不希望的有机物、无机物和生物污染沉积物的颗粒到造纸工艺中，并且可能导致纸幅中的最终产品缺陷或破损。在采矿业中，其中水也被广泛用作流动和运输介质，沉积物可能在金属表面上产生，在该工艺中使用的例如筛子、过滤器和膜上等造成问题。本领域已知各种措施来清洁和监测受影响的表面和膜。众所周知，为了减少或消除结垢和污染，在进料水中加入化学物质，例如大规模过滤的一个重要方面是监测装置上结垢和污染的累积。例如参见EP2609990。服务和清洁活动的正确定时和优化是一个重要的成本因素，并且一个良好的监测系统也是研究导致各种物质沉积和聚集的现象的基础，也是控制目的的一个基础，例如，用于定时和添加化学物质到进料水中。定义反渗透(RO)工艺：反渗透是对称为渗透的自然工艺的改进，其中在渗透中，具有不同溶解盐浓度的两种溶液中，水从较低浓度溶液通过半渗透膜流向更浓的溶液。在反渗透中，通过高于渗透压的压力，流动方向是从浓溶液反向到较低浓度溶液。由于小的分子尺寸和更高的水扩散，反渗透膜容易通过水和小的非离子(或未带电)分子，但会阻止许多其他污染物。膜：一种用于反渗透系统的半渗透膜，可由流延在织物载体上的聚合物材料薄膜(通常为聚酰胺)组成。膜必须具有高透水性和离子截留。水的传输速率必须远高于溶解离子的传输速率。膜必须在很宽的pH和温度范围内稳定，并具有良好的机械完整性。间隔物：一个网状层，位于表面顶部，与表面相距一定距离基本上平行。间隔物可以由金属、纤维或其他挠性/可延展材料的连接股线制成。沉积物形成：沉积物形成可包括结垢，在文献中通常指无机物的无机污染。沉积物也可是有机污染，其是相似的，但沉积物主要由有机物组成。生物污染、微生物污染或生物污染，是由微生物、植物、藻类或动物在湿润表面积聚引起的沉积物。涉及多个污染物或多个污染机理(https://en.wikipedia.org/wiki/Fouling-cite_note-11)的污染同时工作被称为复合污染。多种污染物或机理可能相互作用，导致协同污染，这不是单个组分的简单算术总和。因此，本专利技术的目的是提供一种用于监测和控制过滤工艺中的结垢和/或污染的改进方法和装置。专利技术概述在根据本专利技术的用于监测包含水流的工艺中沉积物形成的方法中，将含水液体的进料流提供到待监测的接收表面上。监测方法包括以下步骤：-用至少一个光源照亮所述接收表面的至少一部分；-在所述接收表面上的多个位置采集视觉数据；-分析所述视觉数据；-基于从所述分析的视觉数据获得的信息，分类附着于所述接收表面的沉积物的质量和类型；和-基于所述分类来计算所述接收表面的定量结垢和/或污染指示。简而言之，将水流引导至测量池，其中测量池的自动成像和池的适当照亮同时发生。处理成像数据，进行污染类型的分类，并计算污染的关键变量，例如每种污染类型的污染水平和污染率。所计算的变量可以用于确定针对沉积物而采取的适当措施，具体用于优化化学处理程序，包括如待添加的抗沉积化学物质的类型和剂量等参数，这些化学物质的组合(配方)以及选择进料点，如果可用的话。从多个位置采集的视觉数据可以作为设计选择的一个，在分析步骤之前被组合成代表所述接收表面的图像，或者可以单独分析图像，并且它们包含的信息可以被组合以获得了解整个接收表面上的沉积物。沉积物的质量和类型的分类可以在计算机中通过使用成像的沉积物的形状因素(如纵横比)、尺寸因素(如尺寸分布或平均尺寸)、颜色因素(如平均颜色、颜色分布和亮度)来进行。接收表面的定量结垢和/或污染指示可以基于以下各项中的一个或多个：所述表面的总污染，污染率，污染的色度图，每种污染类型在总污染值中的份额或比率。污染变量可以例如基于局部污染值、接收表面上的污染图或累积的总污染值。在一些实施方案中，沉积物的定量指示的计算是基于所述分类并用作输入参数,用于自动控制添加化学品到进料流中。化学品可以选自阻垢剂、杀菌剂、凝聚剂、氧化剂或聚合物。在一些实施方案中，至少一个光源是紫外光源和/或光源，其包括在照射目标中产生荧光的选定波长。在一些实施方案中，通过将能够染色微生物的荧光染料添加到含水液体的进料流中，然后通过用两个光源交替地照射表面上的沉积物，可以将包含微生物的生物污染沉积物的质量和类型分类，其中两个光源中的一个使用白光，另一个使用具有激发荧光染料的选择波长的光。紫外光也可以在沉积物中产生固有荧光(自体荧光)，而不添加任何染料。在一些实施方案中，待监测的接收表面位于至少一个监测池中，该监测池具有用于所述含水液体的进料流的至少一个入口和用于来自所述监测池的排放流的至少一个出口。含水液体的进料流被引入到监测池的接收表面上，在一些实施方案中，监测池可以包括施加在所述表面上方的至少一层间隔物。然后可以从间隔物和接收表面采集视觉数据。间隔物在本领域中是众所周知的，并且用于在膜上分布和调节液体。在一些实施方案中，接收表面可以是不渗透的。不渗透的接收表面可以是如钢/金属或塑料模拟工业工艺的固体表面。在一些实施方案中，接收表面可以是半渗透膜。半渗透膜产生穿过所述半渗透膜的渗透物部分和形成排放流的浓缩物部分。半渗透膜可以是反渗透、纳滤、超滤或微滤半渗透膜。根据本专利技术方法的一个方面，提供了至少两个监视池，通过将它们与进料流和排放流并联连接而监测，并从所有监测池的表面采集视觉数据。本专利技术的各种实施方案可以用于任何水密集型工艺中。例如，该工艺可以是过滤工艺，并且其可以是用于处理盐水如海水或微咸水的反渗透、纳滤、超滤或微滤工艺，或循环水或废水的过滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测包含水流的工艺中沉积物形成的方法，所述方法提供含水液体的进料流到待监测的接收表面上，其中所述监测包括以下步骤：‑用至少一个光源照亮所述接收表面的至少一部分；‑在所述接收表面上的多个位置采集视觉数据；‑分析所述视觉数据；‑基于从所述分析的视觉数据获得的信息，分类附着于所述接收表面的沉积物的质量和类型；和‑基于所述分类，计算所述接收表面的定量结垢和/或污染指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 FI 201560091.一种用于监测包含水流的工艺中沉积物形成的方法，所述方法提供含水液体的进料流到待监测的接收表面上，其中所述监测包括以下步骤：-用至少一个光源照亮所述接收表面的至少一部分；-在所述接收表面上的多个位置采集视觉数据；-分析所述视觉数据；-基于从所述分析的视觉数据获得的信息，分类附着于所述接收表面的沉积物的质量和类型；和-基于所述分类，计算所述接收表面的定量结垢和/或污染指示。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：-向含水液体的所述进料流中添加至少一种能够染色至少一类微生物的荧光染料；-用至少两个光源照亮所述接收表面的至少一部分，所述至少两个光源中的至少一个使用具有选定波长的光，所述光激发由所述至少一种荧光染料染色的生物污染沉积物；-基于来自所述分析的视觉数据中的所述沉积物的荧光发射，对所述接收表面上的生物污染沉积物的质量和类型进行分类。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中至少一个所述光源发射紫外光。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述接收表面的定量结垢和/或污染指示是基于以下中的一个或多个：所述表面的总污染、污染率、污染色度图和/或每种污染类型的份额或比率。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在所述接收表面上的所述沉积物的质量和类型的分类是在计算机中通过使用成像的沉积物的以下因素中的一个或多个完成的：形状因素，例如纵横比；尺寸因素，例如尺寸分布或平均尺寸；颜色因素，例如平均颜色、颜色分布和亮度。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述待监测的接收表面位于至少一个监测池中，所述监测池具有用于所述含水液体的进料流的至少一个入口和用于来自所述监测池的排放流的至少一个出口。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述含水液体的进料流被引入到所述监测池的接收表面上，其中所述监测池包括施加在所述表面上的至少一个间隔物层。8.根据权利要求7所述的方法，其中从所述间隔物和所述接收表面采集所述视觉数据。9.根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其中所述监测池具有不渗透的接收表面。10.根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其中所述监测池具有为半渗透膜的接收表面。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述半渗透膜从所述进料流产生穿过所述半渗透膜的渗透物部分和形成所述排放流的浓缩物部分。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述半渗透膜包括反渗透、纳滤、超滤或微滤半渗透膜。13.根据权利要求6-12中任一项所述的方法，包括以下步骤：-提供至少两个待监测的监测池；-将所述监测池与进料流和排放流并联连接；-采集所述至少两个监测池的表面的视觉数据。14.根据权利要求1-13中任一项的方法，其中所述方法是过滤方法并且是用于处理盐水、微咸水、循环水、废水或工业生产用水中的至少一种的反渗透、纳滤、超滤或微滤工艺。15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中与用作参考的清洁表面相比，所述接收表面上的所述沉积物的所述定量指示用作输入参数，用于自动控制添加一种或多种化学品到所述进料流中。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述化学品选自阻垢剂、杀菌剂、凝聚剂、氧化剂、化学清洗剂、聚合物和/或其任何组合。17.一种用于监测含水流的工艺中沉积物形成的装置，包括：-至少一个进料入...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·皮罗嫩，I·卓恩苏，M·赫萨姆波尔，J·埃克曼，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI