[发明专利]在水处理过程中监测处理剂的残留物和控制处理剂的剂量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理。尤其是，本发明涉及利用荧光示踪剂来监测在经 处理后的水中处理剂的残留浓度，确定最佳的水处理剂剂量，以及自动根 据需要来重置最佳处理剂剂量以解决经处理后的水的特性变化的方法。

背景技术

水，在其用于工业、市政和农业应用期间，可能会使用极其大量的处 理剂来进行处理，例如，这些处理剂包括，改善固液分离的化学制品、膜 分离方法的性能增强剂、延缓或防止腐蚀、或延缓或防止与处理水接触的 表面上结垢或沉积的阻垢剂和防腐蚀、延缓或防止膜污染的防污剂、生物 分散剂、诸如生物杀灭剂的微生物生长抑制剂和从接触处理水表面去除沉 淀物的化学清洁剂。

控制处理剂剂量几乎在所有水处理过程中是极为重要的。显然，在有 待处理的水中维持最小有效的处理剂数量以获得其所需的效果。相反地， 过量的处理剂在最佳的情况下将是浪费的，在最坏的情况下可能引起对处 理过程或处理装置的破坏，尤其是在包括本文所述的膜使用的处理情况 中。相应地，正需要开发监测和控制在处理水中的水处理剂浓度的改进方 法。

发明内容

本发明是一种在使用处理剂处理的处理水中监测残留处理剂和确定 最佳处理剂剂量的方法，依次包括：

i)向处理水添加第一剂量的、用荧光示踪剂来示踪或标记的处理 剂；

ii)测量所述处理水的荧光强度；

iii)向所述处理水添加第二剂量的、用荧光示踪剂来示踪或标记的 所述处理剂；

iv)测量所述处理水的荧光强度；以及

v-a)将添加所述处理剂第一剂量和第二剂量时的所述处理水的所测 荧光强度的变化与所述处理剂的残留浓度相互关联；或

v-b)将添加所述处理剂第一剂量和第二剂量时的所述处理水的所测 荧光强度的变化与所测荧光强度的不成比例变化(non-proportional change) 相互关联，其中所述处理水所测荧光强度的不成比例变化用于确定与最佳 处理剂剂量相对应的设置点。

附图说明

图1是浊度(5微米过滤的NTU)和荧光强度(5微米过滤)相对聚 合物剂量的曲线图，所述聚合物剂量约为实施例4所述的用聚(二甲基二 烯丙基氯化铵)处理的密西西比河水的最佳聚合物剂量；

图2是粒子指标数据和荧光强度相对如实施例5所述的在美国南部石 油化工厂中用聚(二甲基二烯丙基氯化铵)处理的水中的聚合物剂量的曲 线图，数据显示在这个地方最佳的聚合物剂量约为0.5-0.7ppm；

图3是图2中荧光曲线斜率相对聚合物剂量的曲线图。数据显示在最 佳聚合物剂量附近的荧光的变化率约大于高于或低于最佳剂量时的7倍；

图4是实施例5所描述的在美国南部石油化工厂的最佳示踪聚合物剂 量附近的荧光变化曲线图，曲线表明使用在最佳示踪聚合物剂量附近的荧 光如何显著变化，以随注入水质量变化而自动改变剂量设置点。

具体实施方式

本发明通过使用荧光分子监测处理剂残留物。这些分子被适当地选择 以使它们与处理剂和任何不需要的胶体相互作用或缔合(associate)。正是这 种相互作用区分不同微环境之间的荧光发色团群体。这种区分改变荧光特 性，以致荧光强度显著不同。三种微环境是自由的发色团(即，溶解在水 中)，与处理剂缔合的发色团(即，‘被结合的’发色团)和与不需要的胶 体缔合的发色团。当处理水仅包含自由溶解的发色团时，荧光强度是所希 望的强度。当处理水包含处理剂残留物和/或胶体时，荧光强度显著不同于 所希望的强度，因为‘被结合的’/缔合的发色团显示出不同的特性。荧光 强度的变化通过取决于处理水性能和已标记或示踪的处理剂的不成比例 的增强和减弱进行显示。

在聚合物过剂量的情况中，过滤水有更多的胶体、过量的聚合物和过 量的示踪剂；同时，示踪剂荧光强度显著不同。在欠剂量的情况中，当有 胶体时，没有聚合物或示踪剂；这样荧光强度较低。这样，在处理剂欠剂 量和过剂量情况之间变化时，荧光强度显著变化。荧光强度的这种变化使 我们确定最佳的处理剂剂量。

在期望荧光和实际荧光之间的这种差异可用于定量地估计处理剂的 残留物。通过利用在两点处的荧光响应和处理剂剂量，能够根据标准曲线 来估计处理剂的残留物。

在一种实施方案中，根据度量I，可将处理剂残留物估算为添加至水 中的荧光分子和在水中检测到的荧光分子之间差值的函数。