膜积垢的监测制造技术

公开了一种用于监测含水处理中沉积物形成的方法。该方法包括将含水液体的供给流提供到监测单元的接收表面上。接收表面的至少一部分被光源照射。在接收表面上的多个位置处收集视觉数据，并且分析所收集的视觉数据。基于此，为接收表面计算定量结垢和/或积垢指示。监测单元具有用于含水供给流的入口和用于来自监测单元的废弃流的出口。接收表面包括选择性屏障膜。在升高的压力下将供给流引导至接收表面，以产生穿过选择性屏障膜的渗透物部分和形成所述废弃流的浓缩物部分。成所述废弃流的浓缩物部分。成所述废弃流的浓缩物部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膜积垢的监测


[0001]本专利技术涉及用于监测含水处理中膜积垢的方法和装置。

技术介绍

[0002]对水和废水处理的日益增加的全球需求正推动大规模膜过滤工艺的开发。特别地，经由反渗透(RO)技术的水脱盐提供世界缺水问题的解决方案，每天提供来自管线水的数百万立方米的淡水。更高的质量以及更低的能量消耗连同环境要求使得膜处理，例如微过滤(MF)、超过滤(UF)、纳米过滤(NF)和反渗透(RO)成为有吸引力的方法，以补充或替代常规系统和沉积处理以除去颗粒、有机物质和溶解的盐。
[0003]膜过滤器既用于废水处理，以便例如替代活性污泥处理的沉降，也用于低/高盐度水(其中以MF和UF预处理进行反渗透作为用于从水中除去盐的常规粒状或砂滤器的替代)。
[0004]然而，膜和反渗透技术的成功受到积垢问题的挑战。积垢降低了通过膜的渗透流动，并且被认为是膜过滤技术应用中的主要问题。存在几种类型的膜积垢，包括无机积垢或结垢、胶状积垢、有机积垢和生物积垢。
[0005]在生物积垢中，微生物在膜表面上形成粘着层。生物积垢指的是膜上的细菌细胞或絮凝物的沉积、生长和代谢。生物积垢导致作为增加的生物膜阻力和渗透压的效果的更高的能量输入需求、由于膜表面上增加的溶质积累而导致的更低的产物水质量，并且因此导致操作和维护成本两者的显著增加。
[0006]造纸厂也存在表面上沉积物形成的问题。在供水管、水箱、造纸机湿端的飞溅区域的表面上或者造纸机湿部的任何金属表面上可能发生积垢。造纸厂中的沉积物通常是有机的，并且可以由树脂、白树脂或胶粘物构成，或者沉积物可以是无机的或者由生物积垢构成。
[0007]当允许这种沉积物生长时，其向造纸过程释放不期望的有机、无机和生物积垢沉积物的颗粒，并且可能导致最终产品缺陷或者纸幅破裂。
[0008]在水也被大量用作流动和输送介质的采矿工业中，沉积可能发生在金属表面上，并例如在用于处理中的筛子、过滤器和膜中引起问题。
[0009]在本领域中已知用于清洁和监测受影响的表面和膜的各种措施。可以向水供给中添加化学品，以便减少或消除结垢和积垢，并且例如大规模过滤的一个方面是监测在装备上结垢和积垢的积累。维护和清洁活动的正确定时和优化是重要的成本因素，并且监测系统也是用于围绕导致各种物质的沉积和结块的现象进行研究以及用于控制目的(例如用于对水供给定时和添加化学品)的基础。

技术实现思路

[0010]下文呈现本文所揭示的特征的简化概述以提供对本专利技术的一些示范性方面的基本理解。此概述并非本专利技术的广泛综述。其并不希望识别本专利技术的关键/决定性要素或描绘本专利技术的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本文所揭示的一些概念以作为更详细描述的
序言。
[0011]根据一方面，提供了独立权利要求的主题。实施例在从属权利要求中限定。
[0012]在附图和下面的描述中更详细地阐述了实现方式的一个或多个示例。根据说明书和附图以及根据权利要求，其它特征将是明显的。
附图说明
[0013]下面将参照附图通过优选实施例更详细地描述本专利技术，其中
[0014]图1示出了具有不同流动速度的示例膜积垢；
[0015]图2示出了示例性装置；
[0016]图3示出了来自MFS的总体积垢值和来自膜处理的差压。
具体实施方式
[0017]以下实施方案是示例性的。虽然说明书可以在若干位置中提及“一个”、“一种”或“一些”实施方案，但这并不一定意味着每个这样的提及都是指相同的实施方案，或者特征仅适用于单个实施方案。不同实施方案的单个特征也可以组合以提供其他实施方案。此外，词语“包括”、“含有”和“包含”应被理解为不将所描述的实施方案限制为仅由已经提及的那些特征构成，并且此类实施方案还可以含有尚未具体提及的特征/结构。
[0018]本专利技术涉及一种用于检测、监测和控制润湿表面上的沉积物形成的方法和装置。更具体地，本专利技术涉及基于从处理设施中的表面或从专用监测单元收集的视觉数据，在水密集型处理中进行结垢(scaling)和积垢(fouling)的检测和分类。
[0019]提供了一种用于在包括水流的处理中监测沉积物形成的方法和装置。根据本专利技术，在升高的压力下将含水液体的供给流提供到待监测的接收表面上。利用至少一个光源照射接收表面的至少一部分。收集跨越接收表面的视觉数据并分析视觉数据。基于从分析的视觉数据获得的信息对附着到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/或积垢指示。
[0020]定义：
[0021]反渗透(RO)处理
[0022]反渗透(reverse osmosis)是一种称为渗透的自然过程的修改，其中在具有不同溶解盐浓度的两种溶液中，水通过半透膜从较低浓度的溶液流向较高浓度的溶液。在反渗透中，通过高于渗透压的压力，流动方向被从浓缩的溶液逆转向较低浓度的溶液。由于小分子尺寸和较高的水扩散，反渗透膜使水和小的非电离(或不带电)分子容易地通过，但是将阻止许多其它污染物。
[0023]膜
[0024]膜是可以在不同驱动力下操作的选择性屏障。半透膜可以用于例如反渗透系统中，并且可以由投放在织物载体上的聚合物材料(通常为聚酰胺)的薄膜构成。该膜必须具有高的透水性和离子截留性。水传输速率必须比溶解离子的传输速率高得多。该膜必须在宽的pH和温度范围下是稳定的并且具有良好的机械完整性。
[0025]间隔物
[0026]网格状(网状)层位于表面的顶部上，基本上平行于表面并与表面相距恒定距离。
间隔物可以由连接的金属股线、纤维股线或其它柔性/延展性材料制成。
[0027]沉积物形成
[0028]沉积物形成可由结垢构成，文献中通常是指无机物质造成的无机积垢。沉积物也可由有机积垢构成，其是类似的但沉积物主要由有机材料构成。生物积垢、微生物积垢或生物积垢是湿润表面上的微生物、植物、藻类或动物的积聚所引起的沉积物。涉及超过一种积垢物或同时工作的超过一种积垢机制的积垢可被称为复合积垢。多种积垢物或机制可彼此相互作用导致协同积垢，协同积垢不是单独组分的简单算术和。
[0029]因此，本专利技术的目的是提供一种用于监测和控制过滤处理中的结垢和/或积垢的改进的方法和装置。
[0030]膜是可以在不同驱动力下操作的选择性屏障。最常见的驱动力之一是压力。这些膜的实例包括：微过滤膜、超过滤膜、纳米滤膜和反渗透膜。膜可以包装在膜组件中。液体流经膜表面。部分液体流动通过膜，其余液体流经而不渗透通过膜。为了在膜上获得所需的流模式，在膜上存在网层。该网层被称为间隔物。
[0031]膜入口、膜出口和渗透物之间的压力差对膜的操作和流动性具有显著影响。增加的压力增加了通过膜的水流；然而，它也增加了被保留化合物(例如胶体化合物、微生物和营养素)朝向膜的总体流量。因此，膜被堵塞得更快，并且生产能力的初始增加不能维持。因此，期望确定导致可持续生产能力的最佳压力(或膜上的流量)。
[0032]该压力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在包括水流的处理中监测沉积物形成的方法，所述方法包括：
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将含水液体的供给流提供到待监测的接收表面上，其中所述接收表面位于监测单元中；
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用光源照射所述接收表面的至少一部分；
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在所述接收表面上的多个位置处收集视觉数据；
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分析所述视觉数据；
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基于所述分析为所述接收表面计算定量结垢和/或积垢指示，其中所述监测单元具有用于所述含水供给流的入口和用于来自所述监测单元的废弃流的出口，并且所述接收表面包括选择性屏障膜，其中所述供给流在升高的压力下被引导至所述接收表面以从所述供给流产生穿过所述选择性屏障膜的渗透物部分和形成所述废弃流的浓缩物部分。2.一种用于在包括水流的处理中监测沉积物形成的方法，所述方法包括：
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将含水液体的供给流提供到待监测的接收表面上，其中所述接收表面位于监测单元中，其中所述监测单元包括施加在所述接收表面上的至少一层间隔物；
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用光源照射所述接收表面和/或间隔物的至少一部分；
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在所述接收表面和/或间隔物上的多个位置处收集视觉数据；
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分析所述视觉数据；
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基于所述分析为所述接收表面和/或间隔物计算定量结垢和/或积垢指示，其中，所述监测单元具有用于所述含水供给流的入口和用于来自所述监测单元的废弃流的出口，并且所述接收表面包括选择性屏障膜，其中，所述供给流在升高的压力下被引导到所述接收表面，以从所述供给流产生穿过所述选择性屏障膜的渗透物部分和形成所述废弃流的浓缩物部分。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述升高的压力是0.1至60巴的过压，和/或所述选择性屏障膜是半透膜。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述升高的压力是0.1至1巴、典型地0.1至0.5巴的过压，并且所述膜是微过滤膜。5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述升高的压力是1至5巴、典型地1至3巴的过压，并且所述膜是超过滤膜。6.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述升高的压力是4至15巴、典型地5至10巴的过压，并且所述膜是纳米过滤膜。7.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述升高的压力是10至60巴、典型地10至40巴的过压，并且所述膜是反渗透膜。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述供给流在所述升高的压力下被引导至所述接收表面，使得所述供给流的1％至99％、至少2％、至少25％、至少30％、至少80％或至少85％穿过所述膜，并且所述供给流的1％至99％、小于98％、小于75％、小于70％、小于20％或小于15％形成所述废弃流。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述供给流在所述升高的压力下被引导至所述接收表面，使得所述供给流的1％至99％、至少2％、至少25％、至少30％、至少80％或至少85％形成所述废弃流，并且所述供给流的1％至99％、小于98％、小于75％、小于
70％、小于20％或小于15％穿过所述膜。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括提供至少两个监测单元，所述方法包括：
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将第一含水供给流提供到待监测的第一接收表面上，其中所述第一接收表面位于第一监测单元中并且包括第一选择性屏障膜，
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将第二含水供给流提供到待监测的第二接收表面上，其中所述第二接收表面位于第二监测单元中并且包括第二选择性屏障膜，其中所述第一含水供给流和所述第二含水供给流在流动速度、流动含量、流动起点和/或流动压力方面彼此相似或彼此不同，并且所述第一选择性屏障膜和所述第二选择性屏障膜在膜材料、膜类型、间隔物类型和/或间隔物厚度方面彼此相似或彼此不同。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括：
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基于从所述分析的视觉数据获得的信息，对附着到所述接收表面的沉积物的质量和类型进行分类；以及
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基于所述分类计算所述接收表面的定量结垢和/或积垢指示。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括：基于从所述分析的视觉数据获得的信息，计算所述接收表面的总体结垢和/或积垢指示。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括：向所述含水液体的供给流中加入能够对至少一种类型的微生物染色的至少一种荧光染料；用至少两个光源照射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，所述选定波长的光激发由所述至少一种荧光染料染色的生物积垢沉积物；基于所述分析的视觉数据中的来自所述沉积物的荧光发射，对所述接收表面上的生物积垢沉积物的质量和类型进行分类。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述光源发射紫外光。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括：用至少两个光源照射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，所述选定波长的光激发由所述至少一种荧光染料染色的无机或有机沉积物。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述接收表面的定量结垢和/或积垢指示是基于以下中的一个或多个：所述表面的总积垢、积垢率、积垢的颜色映射和/或每种积垢类型的份额或比率。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在计算机单元中通过使用以下中的一个或多个来对所述接收表面上的所述沉积物的质量和类型进行分类：成像的沉积物的形状因子如纵横比、尺寸因子如尺寸分布或平均尺寸、颜色因子如平均颜色、颜色分布和亮度。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述选择性屏障膜包括反渗透膜、纳米过滤膜、超过滤膜或微过滤半透膜。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括：
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将要监测的至少两个监测单元相对于供给流和废弃流并联或串联连接；
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收集所述至少两个监测单元的表面的视觉数据。20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述供给流是以下中的至少一种：盐水、微咸水、循环水、废水或工业处理水。21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述供给流是取自主处理流的侧流，并且与用作参考的清洁表面相比较，所述接收表面上的所述沉积物的所述定量指示用作用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：凯米拉公司，
类型：发明
国别省市：