用于优化水处理过程中的凝聚和/或絮凝的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于优化水处理过程中的凝聚和/或絮凝的方法和系统。根据本发明专利技术，从含水液体中提取样品，并且利用成像设备监控样品以捕获分散或悬浮于液体中的颗粒的视觉数据。基于视觉数据将颗粒分类成颗粒类型，并且计算每种分类的颗粒类型的粒度分布指标。然后，将粒度分布指标与预定粒度分布值进行比较，并且响应于比较步骤中检测到的差异，调整水处理过程中的至少一种凝聚和/或絮凝剂的剂量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于优化水处理过程中的凝聚和/或絮凝的方法和系统
本专利技术涉及水处理。更明确而言，本专利技术涉及用于监控和/或优化水处理过程中的凝聚和/或絮凝的方法和系统。
技术介绍
有效的水处理需要从水中去除溶解化合物以及分散和悬浮的固体。该处理典型地通过化学品，如凝聚剂和絮凝剂而增强。将化学品在分离单元，如浮选和沉降之前添加至水料流。通常将基于二次参数，如沉降速率或经处理的水的浊度的常规测量用于监控净化结果。在线控制凝聚剂和絮凝剂剂量在经济和生态上都是有益的。在线控制的目的在于优化化学品剂量，同时维持经处理的水的高品质。当前可用的解决方案未提供用于优化水处理过程中的凝聚和/或絮凝的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于监控和/或优化水处理过程中的凝聚和/或絮凝的改进的方法和系统。根据本专利技术的第一方面，本专利技术的方法涉及以下步骤：-从含水液体中提取样品；-用成像设备监控样品，以捕获分散或悬浮于所述液体中的颗粒的视觉数据；-基于所述视觉数据对颗粒类型进行分类；-计算至少一种经分类的颗粒类型的粒度分布指标；-将所述粒度分布指标与预定粒度分布值进行比较；-至少部分地响应于在比较步骤中检测到的差异，调整水处理过程中的至少一种凝聚和/或絮凝试剂的剂量。在一些实施方案中，颗粒的分类可以基于形状因子。在一些实施方案中，分类可以基于颗粒的尺寸。在另外的实施方案中，分类可以基于颗粒的颜色因子，或颗粒的前述物理性质的任意组合。颗粒类型可以包括以下的一种或更多种：絮凝物，纤维，绒毛，微颗粒，微塑料和任意其它用户定义的颗粒类型。另外，一种或更多种化学品剂量的调整可以另外基于来自所捕获的视觉数据的测量，所述测量可以为以下的一种或更多种：水颜色，颗粒颜色，浊度，颗粒浓度，微颗粒尺寸和浓度，絮凝期间的絮凝物生长速率和所述液体流的絮凝物沉降。分类和剂量调整均可以利用本专利技术的方法和系统进行，其利用或包括适于捕获分散或悬浮于液体中的颗粒的视觉数据的成像设备。待监控的含水液体可以为例如地表水、地下水、微咸水、盐水、任意原水、废水或工业生产用水。可以使含水液体流动至分离单元，如浮选、沉降、反渗透、纳滤、超滤或微滤过程。至少一种化学品选自凝聚剂和絮凝剂，优选选自单价或多价阳离子如钠、钙、镁、铁、铝的水溶性盐或阴离子、非离子和阳离子聚电解质，天然产物如淀粉，半合成聚合物如阳离子淀粉，以及合成聚合物如丙烯酸系聚合物、多胺、聚氧化乙烯和烯丙基系聚合物，或其混合物。根据本专利技术的第二方面，本专利技术的系统用于监控和/或优化水处理过程中的凝聚和/或絮凝，所述系统包括数据处理单元，和功能性连接至所述数据处理单元的：-用于从含水液体中提取样品的机构；-适于捕获分散或悬浮于所述液体中的颗粒的视觉数据的成像设备，-用于控制至少一种凝聚和/或絮凝试剂至水处理过程的剂量的机构，其中所述数据处理单元包括非暂时性计算机可读介质，所述介质具有存储于其上的一组计算机可执行指令，所述指令用于使数据处理单元实施以下步骤：-基于所述视觉数据对颗粒类型进行分类；-计算至少一种分类的颗粒类型的粒度分布指标；-将所述粒度分布指标与预定粒度分布值进行比较；-响应于所述计算的粒度分布指标与所述预定粒度分布值之间的检测到的差异，调整用于所述颗粒的至少一种絮凝和/或凝聚试剂至所述含水液体流的剂量。本专利技术提供多种有利之处，包括检测水处理过程中的颗粒性质或各个过滤和膜过程的预处理阶段中的颗粒性质，如絮凝物性质。利用本专利技术，可能优化凝聚剂和/或絮凝剂剂量，同时维持经处理的水的高品质。本专利技术的各个有利实施方案的特征在于随附权利要求书中的所述内容。附图说明通过参考附图在下文进一步详细描述本专利技术的示例性实施方案，其中：图1示出配备有根据本专利技术的粒度和化学品计量添加系统的装置的示意图；图2示出根据本专利技术的实施方案的用于监控单元的数据处理单元的示意性概略图；图3示出根据本专利技术的实施方案的用于控制处理单元的模块软件概念；图4示出根据本专利技术的实施方案的监控系统的示意图；图5示出絮凝剂化学品对原始生产用水中颗粒的影响；图6a-6d示出图5中的影响的视觉证据；图7a和7b示出在根据本专利技术进行的水处理过程中作为时间的函数的絮凝物尺寸和计数的发展；图8、9、10、11和12描绘根据实施方案利用粒度分布以调整化学品的计量添加。具体实施方式图1示出配备有根据本专利技术的实施方案的图像分析和化学品计量添加系统的水处理装置的示意图。如所示，装置由具有入口和出口流的主过程料流10组成。装置的主要组件是分离单元12，其中应用浮选、沉降、过滤和/或膜过程以从水流中分离颗粒。控制单元11和图像分析单元13响应于基于图像分析的测量，负责涉及化学品C1和C2的正确剂量的水处理过程，如将在下文所详细描述。在16、17、18和19处的测量点具有机构如阀(未示出)以沿着过程料流10从不同点提取样品用于图像分析单元13，所述图像分析单元可以包含一个或若干个图4中所示类型的单元。如果适用，则在剂量点14和15处添加粒度控制化学品C1和C2以及其它化学品，所述剂量点包括可由控制单元11远程控制的用于控制剂量的机构如阀(未示出)。这些点优选插入测量点16-18之间，以便能够对指示化学品剂量调整必要性的任意测量结果作出反应。在控制单元11中决定剂量调整，这基于存储器(未示出)中存储的预限定的数据P1并且所述数据可以包含关于粒度分布、颗粒浓度、水的浊度和/或颜色的一个或多个目标值，和/或标准样品中的粒度分布、颗粒浓度、水的浊度和/或颜色的参比值的信息。在控制单元11中将数据P1与来自图像分析单元13的测量的反馈数据P2进行比较。分别由线路(或无线通道)D1发送在点14处的阀的控制信号和通过通道D2发送在点15处的阀的控制信号。在一些实施方案中，在剂量点14添加一种化学品C1，并且在测量点17测量粒度分布。将测量的粒度分布P2与预限定的粒度分布值P1进行比较。如果需要，则计算比较结果并且作为反馈提供至控制单元11中的算法以计算化学品C1的校正的剂量。在一些实施方案中，图像分析单元13可以测量生产用水中所有类型的检测到的颗粒的颗粒浓度和粒度分布，以及水的浊度和颜色。可以将颗粒浓度用作作为对粒度分布的补充的化学品C1和C2的剂量标准，并且浊度还与颗粒计数相关，尤其对于小颗粒而言。颜色可以与溶解的有机物质如腐殖质和富里酸的浓度相关。在一些实施方案中，脱色是水净化过程的一个首要目标，因此化学品的最优剂量可依赖于颜色分析结果和粒度分布分析的结果二者。例如，凝聚剂化学品可以基于水的颜色计量添加，并且絮凝剂化学品可以基于粒度分布计量添加。因此，在一些实施方案中，在剂量点14添加一种化学品C1，和测量在测量点17收集的样品的粒度分布，和测量在测量点19收集的样品的颜色或浊度或颗粒浓度。如果需要，则将测量值与预限定的对应值进行比较，计算比较结果并且作为反馈提供至控制单元11中的算法以计算化学品C1的校正的剂量。在一些示例性实施方案中，在剂量点14处添加至过程料流的化学品C1可以为凝聚剂，然后C1的剂量可以基于在19和/或16处取样的水的颜色。在剂量点15处添加至过程料流的化学品C2可以为絮凝剂，然后化学品C2的剂量可以基于在18处取样的粒度分布。在一些示例性实施方案中，在14处添加至过程料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于监控和/或优化水处理过程中的凝聚和/或絮凝的方法，所述方法包括以下步骤：‑从含水液体中提取样品；‑利用成像设备监控所述样品，以捕获分散或悬浮于所述液体中的颗粒的视觉数据；‑基于所述视觉数据对颗粒类型进行分类；‑计算至少一种分类的颗粒类型的粒度分布指标；‑将所述粒度分布指标与预定粒度分布值进行比较；‑至少部分地响应于在比较步骤中检测到的差异，调整所述水处理过程中的至少一种凝聚和/或絮凝试剂的剂量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.01 FI 201652821.用于监控和/或优化水处理过程中的凝聚和/或絮凝的方法，所述方法包括以下步骤：-从含水液体中提取样品；-利用成像设备监控所述样品，以捕获分散或悬浮于所述液体中的颗粒的视觉数据；-基于所述视觉数据对颗粒类型进行分类；-计算至少一种分类的颗粒类型的粒度分布指标；-将所述粒度分布指标与预定粒度分布值进行比较；-至少部分地响应于在比较步骤中检测到的差异，调整所述水处理过程中的至少一种凝聚和/或絮凝试剂的剂量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法另外包括：-计算絮凝物的粒度分布指标；-将所述絮凝物的粒度分布指标与预定粒度分布值进行比较。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法另外包括：-计算微颗粒的颗粒计数；-将微颗粒的所述颗粒计数与预定颗粒计数值进行比较。4.根据权利要求3所述的方法，其中微颗粒的颗粒计数的计算包括计算具有0.1至500μm、优选0.1至100μm、更优选0.1至20μm、最优选1至20μm的粒度的颗粒的颗粒计数。5.根据任意权利要求1-4所述的方法，其中所述方法另外包括利用所述成像设备监控所述样品，以捕获溶解于所述液体中的化合物的视觉数据。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法另外包括：-基于所述视觉数据计算所述样品的水颜色，以及-将计算的水颜色与预定水颜色值进行比较。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述方法包括计算纤维、绒毛、微颗粒、微塑料和任意其它用户定义的颗粒类型的至少一种的粒度分布指标，以及将所述粒度分布指标与预定粒度分布值进行比较。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中基于所述颗粒的形状因子和/或尺寸进行颗粒的分类。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中基于所述颗粒的颜色因子进行颗粒的分类。10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述颗粒类型包括以下的一种或更多种：絮凝物，纤维，绒毛，微颗粒，微塑料和任意其它用户定义的颗粒类型。11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中至少一种化学品至所述水处理过程的剂量的调整另外基于来自捕获的视觉数据的测量而进行，所述测量包括以下的一种或更多种：水颜色，颗粒颜色，浊度，颗粒浓度，微颗粒尺寸和浓度，絮凝期间的絮凝物生长速率，和所述液体流的絮凝物沉降。12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中待监控的含水液体流是地表水、地下水、盐水、任意原水、废水或工业生产用水。13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中将经化学处理的含水流引导至分离单元，如浮选、沉降、反渗透、纳滤、超滤或微滤过程。14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中至少一种化学品选自凝聚剂和絮凝剂，优选选自单价或多价阳离子如钠、钙、镁、铁、铝的水溶性盐或阴离子、非离子和阳离子聚电解质，天然产物如淀粉，半合成聚合物如阳离子淀粉，以及合成聚合物如丙烯酸系聚合物、多胺、聚氧化乙烯和烯丙基系聚合物，或其混合物。15.用于监控和/或优化水处理过程中的凝聚和/或絮凝的系统，所述系统包括数据处理单元，和功能性连接至所述数据处理单元的：-...

【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，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI