保持过程流中的水质的方法
【专利摘要】本发明公开并要求保护的是一种从过程流中除去污染物或稳定所述过程流中的系统参数的方法。所述方法包括提供与控制器通信的过滤系统，其中所述控制器可操作以在所述过程流的所述系统参数高于上阈值和/或低于下阈值时自动地启动从所述过程流到所述过滤系统中的流量；和激活所述过滤系统，其中所述流量包括通过所述过滤系统的流速且所述控制器可操作以调整所述流速。
【专利说明】保持过程流中的水质的方法
发明领域
[0001]本发明一般涉及除去过程流中的污染物或稳定过程参数的自动或半自动的方法。更具体而言，本发明涉及一种自动或半自动的过滤系统，其可操作以激活和停用以转移通过过滤系统的过程流。
[0002]发明背景
[0003]工业水系统中的污染是众多过程中众所周知的主要问题。锅炉、热水加热器、热交换器，蒸汽发生器、核动力电力系统、内燃机和柴油冷却系统、蒸发器系统、热脱盐系统、造纸操作、发酵过程、压载水、游船灰水等是受很多类污染影响的水系统类型的采样。作为事实上的空气洗涤器，蒸发式冷却塔特别容易受到污染。
[0004]作为冷却过程的结果，冷却塔将空气传播的污染物冲洗为水相。这些污染物例如可最终沉积在热交换器表面，从而减少热传递。这样的污染物的实例可以是颗粒物、有机和无机污染物、油类、过程污染物等。除了这样的污染物之外，微生物也有其进入水系统的方式。冷却水中的悬浮物为微生物提供了现成的食物源来维持生命和繁殖。公认的是无机、有机和微生物沉积物的存在一般会对工业或非工业水系统的操作参数具有不利影响，从而导致效率降低和运营成本增加。
[0005]过滤系统经常被用于部分地除去这些颗粒污染物并防止它们到达可不利地影响有效系统操作的水平。目前用于从工业水系统中除去悬浮固体的大部分过滤系统是资本成本取决于装置的复杂性而变化的侧流装置。一种常用的方法涉及在再循环泵的系统下游中引入一定量水(通常是例如冷却 塔中的再循环速率的预定％)，然后在增压泵的辅助下将过滤水返回到系统中。替换方法是将过滤水直接返回到塔池、补充水池等，且不需要额外的泵送。一般而言，由于较大体积可导致可影响热交换器的效率的显著压降或降低流速，所以再循环水的仅非常小的百分比(2-4% )被倒入侧流中。
[0006]常用的砂为基础或膜为基础的过滤装置被设计为以恒定过滤流量工作。一般情况下，通过增加所施加的压力使过滤流量独立于可能发生的任何结垢而保持恒定。通常，所施加的压力的差或进入和出去的压力之间的差可以是用于反冲洗过滤装置的触发因素。使用冷却系统的再循环速率计算所需的侧流过滤单元的尺寸。一般而言，冷却系统是大体积处理且采用通过侧流过滤器装置的整个体积将需要非常大的过滤单元(其将是不切实际且昂贵的)。然而，某些小体积系统和单程系统(诸如灌溉系统)可处理通过侧流过滤装置的总体积。在自动过滤系统中，例如，除去颗粒碎片通常会导致通过单元的流量减少且系统会经历“反洗”冲洗以除去所收集的碎片并将其发送到废物流中。系统污染的顶峰将增加过滤装置的结垢，并且将直接导致反洗频率增加。污染水平高的系统可能需要较大过滤单元或较大过滤介质或一系列过滤装置，以便保持系统清洁。
[0007]因此存在对减少过程流中的污染和控制其中的系统参数的改进和更有效的方法的工业需要。除了保持水系统更清洁并保持处理设备的操作效率之外，也存在创造减少过程流内的污染物的需要的若干监管和可持续动力。例如，存在对减少水和化学物质使用的越来越多的监管压力，且排放法规也日趋严格。侧流过滤装置已经被牵连在减少使用某些化学物质(例如氧化杀生物剂)中，其反过来又对环境空间和设施的排放具有影响。
发明概要
[0008]本发明相应地提供了一种从过程流中除去污染物或稳定过程流中的系统参数的新型方法。一方面，所述方法包括提供与控制器通信的过滤系统，其中控制器可操作以在过程流的系统参数高于上阈值和/或低于下阈值(例如范围或预定范围之外)时自动地启动从过程流到过滤系统中的流量；和激活过滤系统，其中流量包括通过过滤系统的流速且控制器可操作以调整流速。
[0009]本发明的一个优点是提供减少过程流中的污染并减少施加到过程流的化学物质的需求的方法。
[0010]本发明的另一个优点是提供用于作为入口水质量的函数控制任何过滤系统的入口水流速的方法。
[0011]本发明的再一个优点是提供从过程流中除去污染物以抵抗由于污染挑战引起的液体质量的变化并提高水性或非水性流体系统的效率和安全的方法。
[0012]本发明的一个优点是提供在入口水质量参数超出设定限制时使用按需过滤装置的方法。
[0013]本发明的又一个优点是提供通过作为入口水质量的函数调整所需入口水流速来降低过滤系统的总能量消耗的方法。
[0014]本发明的一个附加优点是提供监测、预测并展示侧流装置的过程液体和操作性能的变化的方法。
[0015]本发明的另一个优 点是提供如果任何参数超过设定值由于过程液体的变化而可触发报警的方法。
[0016]也属于本发明的一个优点是提供其不是特定装置但是可应用于任何类型的侧流过滤装置的方法。
[0017]前述内容已相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便下面的本发明的【具体实施方式】可被更好地理解。本发明的额外特征和优点将在下文中描述，其形成本发明的权利要求的主题。本领域技术人员应理解所公开的概念和具体实施方案可被容易地用作修改或设计用于实施本发明的相同目的的其它实施方案的基础。本领域技术人员还应意识到这样的等同实施方案不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。
[0018]附图简述
[0019]图1是示出安装在冷却塔的再循环流上的侧蒸汽过滤装置的本发明的实施方案的示意图。
[0020]图2是示出通过浊度传感器控制的过滤器系统的本发明的实施方案的示意图。【具体实施方式】
[0021 ] 在各种实施方案中，控制器用于实现本发明的方法。控制器优选与本发明的过滤系统通信且可操作以接收和处理从本文中所描述的各种组件(例如，过程参数传感器、过滤速率传感器等)接收的信息。控制器进一步可操作以部分或完全地执行本文所描述的本发明的方法的任何或全部步骤。“控制器”是指具有组件(诸如处理器、存储器装置、数字存储介质、阴极射线管、液晶显示器、等离子体显示器、触摸屏，或其它监测器，和/或其它组件)的电子装置。在一个实施方案中，控制器包括交互式界面，其可指导用户、为用户提供提示，或为用户提供关于本发明的方法的任何部分的信息。这样的信息可包括例如校准模型的构建、数据采集、数据趋势分析、所得数据集的管理等。在一个实施方案中，控制器包括以无线方式或通过硬线连接到另一个外部装置(诸如计算机或数据存储系统)来传输所接收和/或所处理的数据的能力。
[0022]控制器优选地可操作用于与一个或多个应用专用集成电路、程序、计算机可执行指令或算法、一个或多个硬连线装置、无线装置，和/或一个或多个机械装置整合和/或通信。此外，控制器可操作以整合由于过程和过滤参数和用于实现本发明的其它数据产生的反馈、前馈或预测性回路。控制器系统功能的一些或全部可处于中心位置(诸如网络服务器)，用于通过局域网、广域网、无线网、外部网、因特网、微波链路、红外链路等，以及这些链路或其它合适链路的任何组合进行通信。此外，其它组件(诸如信号调整器或系统监测器)可包括在内以促进信号传输和信号处理算法。
[0023]在一个实施方案中，控制器可操作以便以半自动或全自动的方式实现本发明的方法。在另一个实施方案中，控制器可操作以便以手动或半手动的方式来实现方法。
[0024]除了过程参数和过滤数据之外，实现本发明的方法的过程中所收集的数据集例如可包括其它变量或系统参数，诸如氧化还原电位、pH、(例如，根据经验确定的、自动、突光、电化学、比色、直接测量的、计算的等)某些化学物质或离子的水平、温度、浊度、颗粒数、颗粒体积、压力、过程流流速、溶解或悬浮的固体等，和它们的任何组合。通常由任何类型的合适数据测量/传感/捕捉设备(诸如PH传感器、氧化还原电位(ORP)探针、离子分析器、温度传感器、热电偶、压力传感器、腐蚀探针和/或任何其它合适的装置或方法)测量这样的系统参数。这样的数据捕捉设备优选与控制器通信，并根据替代实施方案可具有由控制器赋予的先进功能(包括本文所描述的控制算法的任何部分)。在一个实施方案中，控制器可从另一个控制器(例如可合并 单独传感器或一组传感器且可将数据单独或集中传送到控制器的独立控制器或主DCS平台(数据采集系统))接收处理信息或数据。
[0025]使用任何合适装置(诸如有线或无线网络、电缆、数字用户线、互联网等)完成将任何所测量的参数或信号向用户、化工泵、警报或其它系统组件的数据传输。可使用任何合适的接口标准，诸如以太网接口、无线接口(例如，IEEE802.lla/b/g/n、802.16、蓝牙、光、红外、其它射频、任何其它合适的无线数据传输方法，和任何前述的组合)、通用串行总线、电话网等和这样的接口 /连接的组合。如本文所使用，术语“网络”涵盖所有的这些数据传输方法。本文中所描述的任何组件、装置、传感器等可彼此连接和/或连接到使用上述或其它合适的接口或连接的控制器。
[0026]在一个实施方案中，从系统接收信息(统称由本发明的方法产生的所有的输入或输出)并存档。在另一个实施方案中，根据时间表或日程表处理这样的信息。在再一个实施方案中，以实时/大致实时的方式立即处理这样的信息。这样的实时接收还可包括例如通过计算机网络“分流数据”。
[0027]在实施方案中，本发明的方法包括多个系统参数，其被单独、共同、依次或同时确定为在或不在预定范围内、高于阈值，或低于阈值。
[0028]在实施方案中，预定范围和阈值对于每个系统参数是独立的。[0029]本发明是用于保持过程流中的水质的按需系统的新型方法。应理解，本发明在工业或非工业水系统(包括用于工业或非工业过程的任何流体系统)中的各种各样的过程流中具有适用性。在实施方案中，本发明的方法可适用于工业水性系统。通常，工业水性系统涉及到用于生产产品或参与生产过程使得化学、机械和生物过程可进行以达到过程中所期望的结果的过程。具有过程水的过程流包括蒸发式冷却塔、锅炉、锅炉冷凝、巴氏灭菌器、热水加热器、热交换器、蒸汽发生器、核动力电力系统、内燃机和柴油冷却系统、蒸发器系统、热脱盐系统、造纸操作、发酵过程、清洗和冲洗水、循环废水、压载水、游轮灰水等是受很多类污染影响的水系统类型的采样。
[0030]在实施方案中，本发明的方法可适用、适应、益于和用于过程流包括流体(即非水性质)的地方。这样的非水性系统可包括生成产物，例如萃取油或生成油，且所描述的发明可用于有效地除去任何悬浮物质、校正其它过程或系统参数，或协助反乳或其它精炼方法以提高产品质量。在另一实施例中，非水性系统将是过程集成系统(诸如不同工业设备(诸如输送机链条润滑或泵润滑)的润滑油)。所描述的发明的应用将例如除去作为污染物发生的悬浮固体并提高非水性系统的性能和减少系统上的应力。该应用可以为过程内或远程回收模式。在又一个实施例中，被回收用于进一步处理(诸如烹调油回收)以进一步生产生物燃料的非水性系统将是所描述的发明的合适应用。
[0031]在实施方案中，本发明可适用、适应、益于和用于非工业过程流。这样的非工业系统的实施例包括在机构环境(诸如医院、写字楼、大学、住宅楼等)的饮用水和非饮用水系统。饮用水系统的来源可以是市政供水、井水，或其它合适水源(诸如河流或湖泊)。进入水可在使用前经过处理过程且所描述的发明将被用作处理过程的一部分以从水性系统中除去悬浮物质或校正其它过程或系统参数。在另一实施例中，所描述的发明可被整合到且将益于非工业水系统，诸如游泳池、温泉、热水浴缸等。在又一个实施例中，所描述的发明将整合到且益于跨越工业和非工业 定义内的应用的应用。这样的应用的实施例将是可被收集且然后在被用作饮用水或用于工业应用之前处理的雨水径流。在该实施例中，进入水的质量可以且将显著变化且所描述的发明将对有效除去悬浮固体的处理具有显著影响。在又一个实施例中，‘灰水’(其是作为人类活动的结果(例如厕所、淋浴等)而产生的水)可被收集并回收作为饮用水或用于工业或非工业应用。在这些实施例中，水可在替代实施方案中被收集并在本地或远程位置进行处理且然后再被传送。
[0032]在实施方案中，方法包括基于任何给定水系统的系统需要去污过程流或稳定过程流中的过程参数。一方面，本发明被实现为被过滤的水的质量的自动化功能。被过滤的水的质量和因此对过滤的需要通常通过监测一个或多个系统参数来建立。常见的系统参数可为直接测量或计算的值且包括但不限于氧化还原电位、pH、某些化学物质或离子的水平、结垢指数(FI)、供给结垢指数(FFI)、温度、浊度、压力、过程流流速、溶解或悬浮的固体，和它们的任何组合。在实施方案中，监测某些操作参数也可单独使用或与其它系统参数组合使用。操作参数包括但不限于氧化杀生物剂泵的操作/定量给料速率、在线监测杀生物剂(例如作为游离氯所测量的残留杀生物剂)、监测微生物的活动、过滤装置的反洗频率(例如作为游离氯所测量的残留杀生物剂)、生物报告器信号，和它们的组合。
[0033]在实施方案中，流速可以是至少一个系统参数或多个不同系统参数的函数。在实施方案中，流速可以是至少一个系统参数或多个不同系统参数的数学导数的函数。[0034]通常用几个不同参数(例如，浊度、氧化还原电位、pH等)监测冷却水或处理水的质量以确保最佳操作性能。相同参数可被用于自动化本发明的按需过滤系统的过程。例如，可通过使用浊度传感器和/或结垢监测器和/或通过监测可能会或可能不会控制杀生物剂加入系统中的微生物活性来监测水质量。此外，基于压差或基于时间的过滤装置反洗频率也可被记录并用作水质量的度量。
[0035]在一个实施方案中，根据经过一段时间少量过滤水将提高整个系统的水质量的理论，可过滤用于过程流的过滤系统的再循环速率的2-4%。假设水质量的任何显著变化也将在本文所描述的过程参数(诸如浊度、F1、FF1、氧化杀生物剂泵的操作、在线杀生物剂监测(例如，游离氯)、微生物活性、反洗频率等)中反映。任何这些参数单独或组合将作为水质量的变化结果而改变。水质量的变化可被认为对操作条件的设定限制是正(提高)或负(恶化)的。作为水质量的变化的结果，本发明的优选方面是经由控制器修改过滤过程。在其中水质量一直是负(即恶化)的情况下，穿过过滤装置的水的体积可自动增加或附加过滤器可被带入在线来恢复水质量。在其中水质量已经提高的情况下，将会有经由控制器控制过滤过程并减少穿过过滤装置的水的体积或减少使用的过滤器数量的机会(如这里所发明的)。因此，本发明涉及响应于水质量的变化通过过滤装置发送的水的实际百分比的修改、正或负变化。
[0036]在其它实施方案中，通过过滤器系统的水流速被修改为总过程流或再循环流量的百分比。例如，本发明的过滤系统减少浊度或有利地改变其它过程参数。即使当处理过程流的总再循环体积的相对较低百分比(例如2-4%)时，随着时间推移的连续过滤也可提高循环水的质量，包括减少浊度。在一个实施方案中，当例如系统中的浊度值将是高的时，最初过滤的体积在再循环速率的2-4%之间。当浊度值(例如，在线记录的)已经减少至低于其设定/初始值时，过滤百分比然后也减少。在其中浊度值接近INTU的情况下，超微过滤膜装置可以入口水流量等于再循环速率的0.4%操作。
[0037]过程污染的实施例包括过程油污染和冷却水应用中伴随的微生物生长。这些和其它过程现象可通过例如浊度和/或在线总有机含量(T0C)测量来解析地检测。不需要的TOC增加可导致操作问题、不受控制的微生物生长和生物膜形成。油污染的供给水穿过油易溶过滤器可促进部分或全部除去油性污染物。减少水流中的油性污染物可减少生物膜生长并潜在地减少安全和健康相关的风险。在本发明的另一个实施方案中，在水质量由于有机过程油污染而改变时，入口流速可从再循环速率的0%增加到例如15-20%，且可由在线记录的TOC和/或浊度表达或证明。在一个实施方案中，当TOC值减小到可接受水平时，过滤的水流量当量可降低到例如2-4%或对应于再循环速率的百分比的初始设定点，或其可完全停止。
[0038]微生物生长也可通过限制维持生命的营养物、空气和细菌的热源控制。在冷却水应用中，很难限制这些来源。然而，水溶性营养物的偶然增加、生物控制装置(杀生物剂泵等)的故障、悬浮固体的存在，或沉积物的存在可起到为微生物提供附着和增殖场所的作用。这种情况通常导致不受控制的微生物生长、生物膜形成，和潜在的安全和健康相关的风险。在另一个实施方案中，当水质量由于微生物水平增加而改变时，入口流速可例如从再循环速率的2-4%增加到5-10%，如通过离线或任何其它在线微生物监测装置所确定的。当微生物水平减小到预先设定的限制或规格水平时，过滤的水流量当量可降低到初始的再循环速率的2-4%，或者其可完全停止。
[0039]在本发明的另一实施方案中，入口流速可例如从再循环速率的2-4%增加到5-10%或15-20%以在预期到污染物水平增加时适应预测的情况。这种情况的实施例包括季节变化，诸如夏季和干燥时间或持续暴风雨条件，这会导致较多污染物从相邻区域加载到水系统的集水区域。这种情况的另一个实施例是当系统经历可将材料从系统的一个部分移除到主水系统的机械操作或维护时。管的清洗、表面的压力清洗，或罐体的铲除将是其中沉降物质被释放到开放水系统中的实施例。
[0040]在实施方案中，控制器可操作以将通过过滤装置的流速从过程流的总体积的0%调整到100%。
[0041]在一个实施方案中，过滤系统由过程流的压力变化触发。在这种情况下，过程将受到进入水压力的增加或降低的影响。显著变化(例如超出设定点)将显著改变过滤装置的操作条件。在这种情况下，过滤装置可减少、增加或停止流入过滤装置的流量。
[0042]在又一个实施方案中，导致过滤装置操作的修改的操作条件的变化将导致可被存储或转换为寻求关注的信号(例如可听或可视警报)的信号。
[0043]在一个实施方案中，过滤系统包括多个组件。组件可包括例如一个、两个或多个过滤器、分离器、紫外线光等。在某些情况或场景下，过程条件或污染物可能需要以平行方式使用不同过滤装置，但通过可依次从几个不同单独控制器或传感器接收输入的单个主控制器控制。此外，可能会有将采用多级方法的某些场景。在某些场景中，可能会有相同类型的过滤器装置串联使用但去除污染被分级的要求。例如，与污染水接触的第一装置可携带较大孔尺寸的筛网用以除去较大尺寸的颗粒，然后是具有较小筛网尺寸的第二装置用以除去穿过第一装置的较小颗粒尺寸的污染物。当污染物负载是恒定高且不希望对过滤装置有相对频繁的反洗频率时，这种策略是特别有用的。在又一个实施例中，在线离心机可被用于除去污染物且离心机的输出可由一个或多个过滤装置进一步纯化。在又一个实施例中，污染物除去装置可伴随有辅助装置，诸如可起到氧化或杀死或消毒水流中或包含在装置中的介质上的污染物的作用的紫外线光。
[0044]在实施方案中，过滤系统包括选自以下的至少一个过滤装置:砂过滤装置、筛过滤器、袋式过滤器、筒式过滤器、离心式过滤器、压力过滤器、膜过滤装置等，和其它合适的过滤器和装置，和它们的组合。
[0045]在各种实施方案中，本发明的过滤系统包括一个、两个或多个过滤器、过滤器装置或过滤装置。过滤器可以是任何类型，诸如砂过滤器、硅藻土过滤器、膜过滤器、反渗透过滤器等，和其它合适的过滤器和它们的组合。根据水质量和应用，组件和流速的组合可被用于实现本发明的方法。本实施方案中的多个组件的使用将对于基于例如污染物的物理、化学或生物特性除去不同类型污染物是有利的。例如，除去总污染物的过滤装置可过滤固定水流，然而，穿过除去目标类型的污染物(例如，细菌或其它微生物)的过滤器装置的流量可根据水质量而调整。
[0046]在一些实施方案中，砂过滤器或硅藻土过滤器用于本发明的方法。砂过滤器或类似过滤器也许是使用中最常见类型的过滤装置。然而，这些过滤器类型有时会遭受性能和功效随时间的损失，这 是由于所收集的污染物不能被有效地除去，污染物开始在装置内扩散到介质床上，或装置在反洗过程中会失去介质。因此，这样的装置需要定期维护来补充介质或清洁。伴有由本发明提供的警报功能的自动监测将可操作以提高性能。
[0047]在使用膜过滤器的实施方案中，过滤器可包括一种或多种类型的膜。膜的数量、膜的类型和膜的取向(浸没/外部)取决于本领域的那些普通技术人员已知的各种因素(例如，过程流的组成)。
[0048]在实施方案中，膜分离系统具有选自以下组的至少一种膜:超过滤膜；微过滤膜；反渗透膜；纳米过滤膜等、其它合适的膜，和它们的任何组合。
[0049]在另一个实施方案中，膜分离系统是浸没式膜系统、外部膜分离系统，或者它们的组合。
[0050]在实施方案中，膜过滤装置包括选自以下组的膜类型:聚合物、陶瓷、金属、前述物质的混合，和它们的组合。
[0051]所采用的膜可具有不同类型的物理和化学参数。对于物理参数，在一个实施方案中，超过滤膜的孔径在0.003至0.1 i! m的范围内。在另一个实施方案中，微过滤膜的孔径在0.1至IOiim的范围内。在另一个实施方案中，膜具有由外到内或由内到外过滤模式的中空纤维构造。在多个实施方案中，膜具有选自以下组的一个或多个项目的结构或构造:平板构造；管状构造；多孔结构；毛细构造；螺旋缠绕构造；和它们的组合。对于化学参数，在一个实施方案中，膜是聚合物。在另一个实施方案中，膜是无机物。在又一个实施方案中，膜是不锈钢。
[0052]在一个实施方案中，过滤装置或其任何组件可能受到基于过程流的一个或多个参数的调节。在一个实施方案中，控制器可操作以便以如上所述的自动方式相对于控制器调节过滤装置或其任何组件。在另一个实施方案中，这样的调节以半自动或手动方式来调节。例如，本发明可采用能够识别和控制所有单独水处理组件以提供无缝水处理系统的主控制系统。例如，响应于不同参数 ，诸如碱度、pH、0RP、T0C、浊度，添加的化学物质通常被监测以能够实现水处理的适当调节。来自这样的监测的数据可被用于/合并用于过滤器装置操作的调节或整个过滤系统的操作。在又一个实施例中，化学物质(诸如用于结垢控制或腐蚀控制的那些化学物质)通常被跟踪和监测。这些或其它化学物质的消耗或用量的增加或减少指示水质量的变化且可被用于调节过滤器装置操作或整个过滤系统的操作。
[0053]转向图，图1描绘了安装在冷却塔的再循环流上的本发明的实施方案的侧流过滤装置的示意图。冷却塔100被示为具有颗粒负载或污染的示例性来源以及在本实施方案中具有一个过滤器的侧流过滤系统。系统中出现的颗粒负载形成各种来源。例如，污染颗粒经由穿过区域IlOa和IlOb处的冷却塔的百叶窗流动的空气进入系统。通过蒸发区域112的系统水的蒸发进一步从区域IlOa和IlOb集中颗粒负载。污染来源的附加实施例可从过程条件得到。例如，热交换器114可生成颗粒或创建改变系统的一个或多个参数的条件。
[0054]在整个系统中，通信装置130 (如在图1中示为130a、130b和130c)可操作以从控制器(未示出)发送和接收信号以在过程流中的流体由泵126泵送通过冷却系统时启动通过侧流入口 122的过程流的流动。控制器可操作以激活过滤器装置116和泵118以过滤测定量的过程液体(例如，水性或非水性液体)，所述液体在侧流入口 122流动、通过过滤器装置116的且最后通过侧流出口 120以将过滤的过程流引回冷却系统的流动回路。排出流124也在本领域技术人员已知的条件下用作减少过程流中的污染的独立方式。
[0055]图2是示出具有组合程序逻辑控制器(PLC)和侧流过滤器205和浊度传感器210的过滤器系统200的本发明的实施方案的示意图。在本实施方案中，流过冷却塔系统215的过程流与PLC和侧流过滤器205、浊度传感器210和/或颗粒计数器220流体连通。浊度传感器210和/或颗粒计数器220与控制器(未示出)通信。应理解，具有PLC的这样的布置在某些实施方案中可包括附加控制器。在实施方案中，过程流的尺寸可变的样品被转移到由PLC和侧流过滤器205、浊度传感器210、颗粒计数器220和增压泵225组成的水质量监测、数据采集，和控制系统。在一个实施方案中，增压泵225包括频率转换器，作为变速泵的部分，从而相对于例如从控制器接收的模拟或数字信号控制排放容量和压力。
[0056]在图2的实施方案中，来自浊度传感器210的模拟或数字信号被传输到控制器。控制器反过来可操作以启动经由侧流流量控制器(未示出)到PLC和侧流过滤器205中的流动。根据所测量的变量(在本实施例中是浊度)和该变量的设定点或设定范围之间的偏移，控制器产生输出，其然后用于改变增压泵225的速度以控制通过PLC和侧流过滤器205的流量。在另一个实施方案中，PLC和侧流过滤器205的构造可实现所需水平的浊度的维持。图2中所示的组件(与未示出的组件一起)可形成闭环控制回路或者也可包括附加变量测量和如本文所描述的输入。
[0057]通过参照以下实施例可更好地理解前述内容，其旨在说明性目的且不旨在限制本发明的范围。
[0058]实施例1
[0059]这个实施例示出了使用反冲洗频率以给出死端超微过滤装置的水流量的按需变化。侧流过滤装置(例如系统体积为约40m3且再循环速率为每小时120-140m3的冷却系统所需的死端膜系统)应 该能够每小时传送2.4-4.Sm3的渗透。在正常操作过程中，存在于水中的悬浮固体、无机和有机污垢(诸如微生物)会造成过滤装置的污染并导致整个膜的压差增加。在一定设定压差下，过滤系统将自动反洗以减少在过滤器矩阵上堆积结垢的物质。被过滤的较高水平的悬浮固体和/或细菌倾向于与较高反洗频率关联。因此，反洗频率可反映循环水质量的变化。
[0060]在过滤装置中，进入水的压力可通过改变入口泵(当存在时)的速度，或入口阀的孔径控制，以便获得所需流速。例如，当反洗间隔减少了初始设定的50%时，入口水阀的孔径或入口泵的速度可被自动地改变以将少于50%的水传送到过滤系统，从而减小过滤水的百分比达50%。例如，不是过滤2.4m3/hr的水，装置将处理1.2m3/hr。当反洗间隔降低更多时，入口水流量可进一步降低。如果任何意外污染或改变例如从过程泄漏发生，则水质量的变化将被检测到、泵或入口孔的占空比可被修改且更多水可被过滤以恢复水质量并防止由水所伺服的关键过程(诸如热交换器)的结垢。
[0061]实施例2
[0062]本实施例示出了总活菌计数(TVC)或微生物活性(三磷酸腺苷(ATP)测量、生物报告器和/或监测微生物活性、氧消耗的任何其它生物标记物)以手动或自动的方式使用以给出过滤系统的按需控制的实施方案。微生物活性通常被监测而不是严格地保持过程条件和操作性能。微生物活性或其它过程参数(诸如氧化还原电位(ORP)或如本文所描述的任何参数)的自动监测然后被用于控制杀生物剂添加处理。当给定参数的值低于某个设定点或设定范围时，杀生物剂添加被触发且在该值超过设定点或在设定范围内时添加停止。该杀生物剂添加控制逻辑也可被用于控制过滤装置。当系统参数在寻求更多杀生物剂时过滤水的量可更多，相反当需要较少杀生物剂时过滤较少水。当微生物活性增加时，泵运行也将增加。为了减少杀生物剂消耗，将要过滤的水的流量可增加，从而从系统中除去更多悬浮物和微生物并减少杀生物剂消耗。然而，由于在系统中检测到的微生物活性由于处理而下降，所以计量泵输出也会减少，且穿过过滤器的水的体积也可相应地减少。在实施方案中，频率转换器被内置到泵电动机中以改变泵的速度，从而根据从控制器接收的模拟或数字信号和指令控制排放体积和压力。
[0063]实施例3
[0064]在又一个实施例中，过程流参数被用作水质量的指标并用于给出过滤系统的按需控制。过程流参数(诸如浊度、pH、折光指数，或过程处理化学物质(诸如污垢控制剂或腐蚀控制剂)的使用量)可指示水质量的变化。如果任何这样的参数增加或减少，通过过滤装置的水流量可被调节以适应变化并保持所需性能。例如，浊度的突然增加将会建议污染物流入水系统中，因此穿过过滤装置的水的体积可增加或额外过滤器可被带入在线以适应增加。相反，如果浊度下降，则较少体积的水可通过单元发送或过滤器可采取为离线，这是由于水以减少的浊度而变得较为清洁。
[0065]在另一个示例场景中，如果水系统进行维护清洗，则通过过滤装置发送的水的体积可改变以适应整个水体积。这将有助于除去所移除的物质且也可防止所移除的物质再沉积到被清洁的水系统中的其它区域中。
[0066]可根据本公开在不进行过度实验的情况下进行和执行本文所公开和要求保护的所有构成和方法。虽然本发明可以许多不同形式来实施，但是也有本文详细描述的本发明的具体优选实施方案。本公开是本发明的原理的示例且不旨在将本发明限制于所示的特定实施方案。此外，除非 明确说明与此相反，否则术语“一个”的使用旨在包括“至少一个”或“一个或多个”。例如，“一个装置”旨在包括“至少一个装置”或“一个或多个装置”。
[0067]绝对术语或近似术语中给定的任何范围旨在涵盖其两者，且本文中所使用的任何定义旨在阐明而不是限制。尽管本发明广为阐述的数值范围和参数是近似值，但是具体实施例中阐述的数值被尽可能准确报告。然而，任何数值固有地包含由在其各自的测试测量中存在的标准偏差必然导致的一定误差。此外，本文所公开的所有范围应被理解为涵盖纳入其中的任何和所有子范围(包括所有分数和整数值)。
[0068]此外，本发明涵盖本文所描述的各种实施例的一些或全部的任何和所有可能的组合。本申请中引用的任何和所有的专利、专利申请、科学论文和其它参考文献，以及本文引用的任何参考文献在此以其全部内容通过引用的方式并入本文。还应理解，对本文描述的现有优选实施方案的各种变化和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。在不脱离本发明的精神和范围且不减少其预期优点的前提下，可进行这些变化和修改。因此，这些变化和修改旨在由所附的权利要求所覆盖。
【权利要求】
1.一种从过程流中除去污染物或稳定所述过程流中的系统参数的方法，所述方法包括: (a)提供与控制器通信的过滤系统，其中所述控制器可操作以在所述过程流的所述系统参数高于上阈值和/或低于下阈值时自动地启动从所述过程流到所述过滤系统中的流量；和 (b)激活所述过滤系统，其中所述流量包括通过所述过滤系统的流速且所述控制器可操作以调整所述流速。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括多个系统参数，其被单独、共同、依次或同时确定为高于所述上阈值和/或低于所述下阈值，其中所述阈值对于每个系统参数是独立的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述系统参数选自以下组:氧化还原电位、pH、某些化学物质或离子的水平、结垢指数、供给结垢指数、温度、浊度、压力、过程流流速、溶解或悬浮固体、杀生物剂泵的运行或定量给料速率、杀生物剂的水平、生物报告器信号、三磷酸腺苷测量、任何微生物活性或水平监测器、反洗频率，和它们的任何组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其还包括在线或离线监测所述系统参数。
5.根据权利要求1所述的方法，其还包括其中所述控制器可操作以通过自动、半自动或手动的方法接收至少一个数据集。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括多个不同系统参数。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述过滤系统包括选自以下的至少一个过滤装置:砂过滤装置、筛式过滤器、袋式过滤器、筒式过滤器、离心式过滤器、压力过滤器、膜过滤装置，和它们的组合。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述膜过滤装置选自以下组:微过滤、纳米过滤、反渗透、超过滤，和它们的组合。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述膜过滤装置包括选自以下组的膜类型:聚合物、陶瓷、金属、前述物质的混合，和它们的组合。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述膜过滤装置包括选自以下组的构造或结构:平板构造；管状构造；多孔结构；毛细构造；螺旋缠绕构造；和它们的组合。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述膜过滤装置被加压、浸没，或被它们的组合处理。
12.根据权利要求1所述的方法，其还包括其中所述控制器可操作以将所述流速从所述过程流的总体积的0%调整到100%。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述流速是所述系统参数的函数。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述入口流速是多个不同系统参数的函数。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述入口流速是所述系统参数或多个不同系统参数的数学导数的函数。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述控制器可操作以调整孔装置来调节所述流速。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述控制器可操作以调整供给泵速来调节所述流速。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述过滤系统或其组件响应于至少一个系统参数的变化被带入在线或离线。
19.根据权利要求1所述的方法，其还包括通过网络操作所述方法的至少一部分。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述过程流与至少一个以下系统相关联:工业水系统、非工业水系统、水性过`程流、非水性过程流。
【文档编号】G05B11/00GK103781729SQ201280034836
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年7月9日 优先权日:2011年7月14日
【发明者】A-M·乌尔梅尼, A·格普塔, C·D·戴维斯, B·西蒙斯 申请人:纳尔科公司