提高体积/速度流的生物结垢保护制造技术

公开了用于保护暴露于、浸没和/或部分地浸没在水生环境中的物品和/或结构免于由于具体类型和/或种类的生物有机体和/或植物的入侵和/或定殖而引起的污染和/或结垢(包含在暴露于水生环境的延长的时间段内免于微观和/或宏观结垢的保护)的装置、方法和/或系统。方法和/或系统。方法和/或系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提高体积/速度流的生物结垢保护
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年5月6日提交的题为《提高体积/速度流的生物结垢保护(BIOFOULING PROTECTION OF ELEVATED VOLUME/VELOCITY FLOWS)》的美国临时专利申请第63/020,826号、于2019年11月1日提交的题为《持久的生物结垢保护(DURABLE BIOFOULING PROTECTION)》的专利合作条约(PCT)专利申请第PCT/US19/59546号，以及于2020年3月13日提交的专利合作条约(PCT)专利申请第PCT/US20/22782号的题为《生物结垢保护(BIOFOULING PROTECTION)》的优先权及其权益，其公开内容通过引用整体并入本文。


[0003]本专利技术涉及用于保护暴露于、浸没于和/或部分浸没于和/或邻近于水生环境中的物品和/或结构的改进的装置、系统和方法，该水生环境经历提高速度和/或高体积流，以防止由于特定类型和/或种类的生物有机体的侵入和/或定殖而造成的污染和/或结垢。更具体地，公开了用于在暴露于水生环境的时间段内保护此类结构和/或基材免受微观结垢和/或宏观结垢的改进的方法、设备和/或系统。

技术介绍

[0004]各种海洋生物在水生环境中的结构上的生长和附着(被称为生物结垢)是许多行业(包含娱乐和工业船运和航运业、石油和天然气工业、发电厂、水处理厂、水管理与控制、灌溉行业、制造业、科学研究、军事(包含工兵团)和渔业)的重大问题。暴露于沿海、港口或海水(以及与其相对应的淡水)的大多数表面(如与船体、水下系缆、链条和地桩、石油钻机平台、浮标、围油栏系统、渔网相关、墩和船坞的那些表面)最终被动物物种(如藤壶、贻贝(以及牡蛎和其它双壳类动物)、苔藓动物、水螅类生物、多毛虫、海鞘和/或其它被囊动物)以及各种植物物种定殖。生物结垢是由于各种植物物种和/或动物物种与所述植物物种和/或动物物种最终附着的基材的各方面之间相互作用，导致形成了将生物结垢有机体与基材牢固地结合的粘合剂，从而导致生物结垢而引起的。尽管看起来简单，但生物结垢的过程还是受到无数的微生物、大型生物和不断变化的水生环境特性的影响的高度复杂的相互作用网络。
[0005]对于许多行业而言，生物结垢的经济影响是至关重要的。除了暴露于水生环境的各种表面的生物结垢引起的腐蚀之外，生物结垢的另一个显著的经济后果是在许多具有水消耗或水移动的设施中的热交换表面和/或其它润湿表面上形成生物结垢和/或结垢引起的水垢。例如，大型水系统用于各种各样的过程中，并且在它们最基本的情况下，这些系统依赖于从较热的流体或气体到较冷的流体或气体的热传递，其中该热量通常行进通过“热传递表面”，该热传递表面通常是将热物质和冷物质分开的热传递管道的金属壁。通常，流体将包含水，在许多情况下，水可以是从海湾、大海和/或海洋抽取的盐水，从河流、湖泊或井/含水层抽取的淡水或来自各种来源的废水。对于许多生命形式而言，水是有利的环境，并且这些结垢生物通常会定殖在热传递管道的润湿表面上，这可能会显著降低系统的热传
递速率。在许多情况下，即使在热传递表面上形成薄的生物膜也会显着地隔离该表面，降低其热传递效率并大大增加系统的总体运行成本。
[0006]已经使用了各种各样的方法来尝试阻止和/或减少各种水系统中的生物结垢积累。改善生物结垢的一种常见尝试是使用进水过滤，但原水进水所需的大体积和/或高水流速度通常限制了从水流中滤出鱼和/或较大碎屑的努力。除了过滤之外，大多数水系统，尤其是水系统，用某种形式的氧化杀生物剂或其它添加剂处理原水流，最常见的是漂白剂，但也可能是气态氯、漂白剂/溴化钠、二氧化氯、一氯胺和一溴胺。除了购买和/或操作此类系统的高昂成本外，此类腐蚀性物质(在氯的情况下可以是强氧化剂)会造成远远超出其预期使用环境的有害影响(即，一旦释放，所述腐蚀性物质可能会损坏周围的水生环境中的生物)，并且这些物质中的许多物质都会增强本来要保护的物品或相关系统组件的腐蚀和/或降解。在许多设施中，特别是在发电工业中的另一个问题是，美国环境保护局(USEPA)制定的条例通常允许每天2小时不超过0.2ppm的游离有效氯平均残留量作为“最佳可用技术”。对于受到如此限制的植物，只允许在任何一天中处理不到9％的时间，从而使微生物和/或其它结垢元素有机会沉降、定殖和形成保护性生物膜层。对于许多其它毒素和/或化学品存在类似的限制和/或安全问题，这些毒素和/或化学品可以添加到这种水中以尝试限制水系统内的结垢。
[0007]在许多情况下，工业将简单地接受结垢和/或水垢形成必然会在它们的供水系统内发生，并且这些工业将预期在定期的基础上绕过和/或从服务中移除受影响的系统/子系统，以清洁、维修和/或以其它方式解决结垢和/或水垢形成的影响。例如，给定供应系统中的水流可以被停止和/或逆转，其中有毒和/或腐蚀性试剂注入到系统中以理想地杀死和/或去除一些结垢生物和/或其它堵塞物。在各种情况下，可以完成清洁和/或更换各种组件，如阀、传感器、热交换器管道和/或其它组件。显然，此类活动可能相当昂贵，劳动密集、耗时和/或导致对结垢表面的损坏，并且此类动作还可能需要企业购买额外的系统资源(即，超额容量)以适应在此类演变期间的系统/子系统停机时间。
[0008]因此，需要改进的装置、系统和方法来消除或减少暴露于水生环境的表面上的生物结垢量。

技术实现思路

[0009]本文公开的各种专利技术包括实现对改进的方法、设备和/或系统的需求，以保护结构和/或基材在长期暴露于水生环境中时免受微观结垢和/或宏观结垢的影响，包括在其中将暴露的基材或其它结构与水性环境内的结垢生物和/或其它影响的存在完全隔离可能是不切实际的、不可能的和/或不方便的情况下。这可以包括水流通和闭环情况，其中水性环境中的环境水被循环、消耗和/或利用(即，用于水和/或用于淡水蒸馏)，和/或其中利用传感器或其它装置记录和/或对周围的水性环境进行采样的情况。
[0010]本文所公开的各种专利技术进一步包括以下认识：完全密封的环境和/或将基材与周围水性环境完全隔离的水性流体“回路”可能不足以保护基材免受水性环境的各种负面影响，因为“受保护的”基材可能遭受源自缺氧、酸性和/或其它条件(和/或与此类环境相关的其它条件，如微生物引起的腐蚀作用)的腐蚀或其它影响，这些条件可能在完全密封的外壳内和/或在基材附近产生。因此，可以通过外壳或类似装置来提供对基材的最佳保护，该外
壳或类似装置在距离待保护基材稍微“上游”位置处“预处理”或“处理”水性环境内的进水和/或再循环水。
[0011]在各种实施例中，描述了一种抗生物结垢外壳、过滤介质、定量给料装置、预处理装置、混合装置和/或类似装置，其可以位于基材或其它物体的上游和/或附近，以封闭、保护、过滤、分离、隔离、绝缘、保护和/或屏蔽基材，使其免受周围水性环境的一个或多个特征或特性的影响，包括于2020年3月13日提交的题为《生物结垢保护》的待审专利合作条约(PCT)专利申请第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于减少水系统中的生物结垢的装置，其包含：处理单元，其包含至少一层可渗透织物结构，所述可渗透织物结构具有外表面、内表面和在所述外表面和所述内表面之间延伸的多个孔，所述可渗透织物结构在至少一个表面上具有杀生物剂涂层，所述杀生物剂涂层至少部分地延伸到所述多个孔中，所述处理单元定位在所述水系统的进水位置，其中穿过所述水系统的所有水穿过所述处理单元，所述水需要平均停留时间以通过所述处理单元和所述水系统并从所述水系统的排水口排出，其中所述杀生物剂涂层将杀生物剂洗脱到通过所述处理单元的水中，所述杀生物剂接触所述水中的至少一种结垢生物并在至少所述平均停留时间内减少所述水系统内的一个或多个基材表面上的结垢。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理单元内的涂覆的可渗透织物结构具有在每秒每平方厘米5毫升水到每秒每平方厘米100毫升水范围内的渗透率。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述可渗透织物结构的所述至少一层包含选自由以下组成的组的三维柔性材料：天然和合成织物、天然和合成膜、天然和合成片材，以及由天然和合成材料的组合制成的织物、膜、薄膜和片材。4.根据权利要求1所述的装置，其中紧邻所述处理单元上游的所述水的溶解氧含量与紧邻所述处理单元下游的所述水的溶解氧含量基本相似。5.根据权利要求1所述的装置，其中紧邻所述处理单元上游的所述水的溶解氧含量显著高于紧邻所述处理单元下游的所述水的溶解氧含量。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述杀生物剂涂层位于所述可渗透织物结构的上游外表面上。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述可渗透织物处理单元的下游外表面基本上不含所述杀生物剂涂层。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述水系统包含直流系统。9.根据权利要求1所述的装置，其中所述水系统包含再循环系统。10.根据权利要求1所述的装置，其中所述水系统包含再循环系统的补给水回路。11.一种减少流动水流中的基材上的生物结垢的方法，其包含：将包含杀生物剂的涂层施加到外壳的表面，所述外壳具有从所述外壳的第一表面延伸到第二表面的多个孔，其中所述涂层延伸到所述多个孔中，使得所述多个孔具有至少25微米的平均涂覆前最小孔开口和75至25微米的平均涂覆后最小孔开口，将涂覆的外壳放置在所述流动水流中，其中所述流动水流从所述第一表面到所述第二表面流过所述多个孔，并且所述杀生物剂从所述涂层洗脱到所述水流中，所述杀生物剂接触生物结垢生物并减少生物结垢生物在位于所述涂覆的外壳下游的基材表面上定殖。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述外壳包含柔性织物材料，所述柔性织物材料具有在每秒每平方厘米5毫升水至每秒每平方厘米100毫升水范围内的渗透率。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述柔性织物材料包含选自由以下组成的组的三维柔性材料：天然和合成织物、天然和合成膜、天然和合成片材，以及由天然和合成材料的组合制成的织物、膜、薄膜和片材。
14.根据权利要求11所述的方法，其中位于所述外壳上游的所述流动水流的一部分的溶解氧含量与位于所述外壳下游的所述流动水流的一部分的溶解氧含量基本相似。15.根据权利要求11所述的方法，其中位于所述外壳上游的所述流动水流的一部分的溶解氧含量显著高于位于所述外壳下游的所述流动水流的一部分的溶解氧含量。16.根据权利要求11所述的方法，其中所述杀生物剂涂层位于所述外壳的上游外表面上。17.根据权利要求16所述的方法，其中可渗透织物过滤介质的下游外表面基本上不含所述杀生物剂涂层。18.根据权利要求11所述的方法，其中所述外壳位于直流系统的进水口内。19.根据权利要求11所述的方法，其中所述外壳位于再循环系统的进水口内。20.根据权利要求11所述的方法，其中所述外壳位于再循环系统的补给水回路内。21.一种用于减少水系统中的生物结垢的装置，其包含：过滤和处理单元，其包含：至少一层可渗透过滤介质，所述可渗透过滤介质具有外表面、内表面和在所述外表面和所述内表面之间延伸的多个孔，所述可渗透过滤介质在所述外表面上具有杀生物剂涂层，所述杀生物剂涂层至少部分地延伸到所述多个孔中，以及除氧系统，其去除通过所述过滤单元的水中的溶解氧的至少一部分；所述过滤单元定位在所述水系统的进水位置，其中进入所述水系统的所有水穿过所述过滤单元，所述水需要平均停留时间以通过所述过滤单元和所述水系统并且从所述水系统的排水口排出，其中所述杀生物剂涂层将杀生物剂洗脱到通过所述过滤和处理单元的水中，所述杀生物剂接触所述水中的多种结垢生物并抑制所述多种结垢生物在至少所述平均停留时间内在所述水系统内的一个或多个基材表面上定殖的能力。22.根据权利要求21所述的装置，其中所述过滤单元内的可渗透织物过滤介质具有在每秒每平方厘米5毫升水至每秒每平方厘米100毫升水范围内的渗透率。23.根据权利要求21所述的装置，其中所述可渗透织物过滤介质的所述至少一层包含选自由以下组成的组的三维柔性材料：天然和合成织物、天然和合成膜、天然和合成片材，以及由天然和合成材料的组合制成的织物、膜、薄膜和片材。24.根据权利要求21所述的装置，其中紧邻所述过滤单元上游的所述水的溶解氧含量与紧邻所述过滤单元下游的所述水的溶解氧含量基本相似。25.根据权利要求21所述的装置，其中紧邻所述过滤单元上游的所述水的溶解氧含量显著高于紧邻所述过滤单元下游的所述水的溶解氧含量。26.根据权利要求21所述的装置，其中所述杀生物剂涂层位于所述可渗透织物过滤介质的上游外表面上。27.根据权利要求21所述的装置，其中所述可渗透织物过滤介质的下游外表面基本上不含所述杀生物剂涂层。28.根据权利要求21所述的装置，其中所述水系统包含直流系统。29.根据权利要求21所述的装置，其中所述水系统包含再循环系统。30.根据权利要求21所述的装置，其中所述水系统包含再循环系统的补给水回路。
31.一种减少来自经历高温的冷却水流中的多种生物结垢生物的生物结垢的方法，其包含：将包含杀生物剂的涂层施加到柔性多孔织物的第一表面，所述柔性多孔织物具有从所述柔性多孔织物的所述第一表面延伸到第二表面的多个孔，将涂覆的织物放置在所述冷却水流中，其中所述冷却水流以第一平均水温从所述第一表面到所述第二表面流过所述多个孔，并且所述杀生物剂从所述涂层洗脱到所述冷却水流中，所述杀生物剂接触所述多种生物结垢生物并抑制所述多种生物结垢生物在位于所述涂覆的织物下游的基材表面上定殖，其中所述冷却水流进入冷却水回路并被加热至第二平均温度，所述第二平均温度高于所述第一平均温度，并且所述杀生物剂抑制所述多种生物结垢生物在基材上定殖的有效性不因所述冷却水流的平均温度升高而降低。32.根据权利要求31所述的方法，其中所述柔性多孔织物包含渗透率在每秒每平方厘米5毫升水至每秒每平方厘米100毫升水的范围内的材料。33.根据权利要求31所述的方法，其中所述柔性多孔织物包含选自由以下组成的组的三维柔性材料：天然和合成织物、天然和合成膜、天然和合成片材，以及由天然和合成材料的组合制成的织物、膜、薄膜和片材。34.根据权利要求31所述的方法，其中位于所述柔性多孔织物上游的所述冷却水流的一部分的溶解氧含量与位于所述柔性多孔织物下游的所述冷却水流的一部分的溶解氧含量基本相似。35.根据权利要求31所述的方法，其中位于所述柔性多孔织物上游的所述冷却水流的一部分的溶解氧含量显著高于位于所述柔性多孔织物下游的所述冷却水流的一部分的溶解氧含量。36.根据权利要求31所述的方法，其中所述杀生物剂涂层位于所述柔性多孔织物的上游外表面上。37.根据权利要求36所述的方法，其中所述柔性多孔织物的下游外表...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：百福灵科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：