[发明专利]用于监测和控制沉积物形成的方法和装置

说明书

本发明提供了用于监测包括水流的工艺中的沉积物形成的方法和装置。根据本发明，将含水液体的进料流提供到待监测的接收表面上。至少一部分接收表面用至少一个光源照亮。在接收表面采集视觉数据并进行分析。基于从分析的视觉数据获得的信息，将附着在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/或污染指示。

技术领域

本发明涉及用于检测、监测和控制湿润表面上沉积物形成的方法和装置。更具体地，本发明涉及基于来自工艺装置的表面或来自专用监测池的采集的视觉数据，检测和分类水密集型工艺中的结垢和污染。

背景技术

全球日益增长的用水和废水处理需求推动了大规模膜过滤工艺的发展。特别是通过反渗透(RO)技术进行的海水淡化为解决世界缺水问题提供了一种解决方案，每天从海水中提供数百万立方米的淡水。更高质量以及过滤膜的供应与环境要求一起使得膜工艺(例如微过滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)膜和反渗透(RO)吸引工艺)补充或取代常规系统和沉淀工艺以去除颗粒、有机物质和溶解盐。

在两种废水处理中都使用膜过滤器，以例如替代活性污泥工艺的沉降，以及在低/高盐度水中，其中使用MF和UF预处理的反渗透作为用于从水中去除盐的常规颗粒或砂滤器的替代品。

然而，膜和反渗透技术的成功受到污染问题的挑战。污染减少了通过膜的渗透流量，并且被认为是膜过滤技术应用中的主要问题。存在几种类型的膜污染：包括无机污染或结垢，胶体污染，有机污染和生物污染。

一个特别的问题是生物污染，生物材料的发展在膜表面形成粘性层。生物污染是指细菌细胞或絮状物在膜上的沉积、生长和代谢。由于增加的生物膜阻力和渗透压的影响，生物污染导致更高的能量输入要求，由于膜表面溶质积聚的增加导致产品水质量降低，从而导致运行和维护成本的显着增加。

造纸厂确实存在表面沉积物形成问题。供水管表面、水箱、纸机湿端的飞溅区域或纸机湿部分的任何金属表面都可能发生污染。造纸厂的沉积物通常是有机的，可以由沥青、白沥青或胶粘物组成，或沉积物可能是无机的或由生物污染组成。这样的沉积物，当允许生长时，将释放不希望的有机物、无机物和生物污染沉积物的颗粒到造纸工艺中，并且可能导致纸幅中的最终产品缺陷或破损。

在采矿业中，其中水也被广泛用作流动和运输介质，沉积物可能在金属表面上产生，在该工艺中使用的例如筛子、过滤器和膜上等造成问题。

本领域已知各种措施来清洁和监测受影响的表面和膜。众所周知，为了减少或消除结垢和污染，在进料水中加入化学物质，例如大规模过滤的一个重要方面是监测装置上结垢和污染的累积。例如参见EP2609990。服务和清洁活动的正确定时和优化是一个重要的成本因素，并且一个良好的监测系统也是研究导致各种物质沉积和聚集的现象的基础，也是控制目的的一个基础，例如，用于定时和添加化学物质到进料水中。

定义

反渗透(RO)工艺：

反渗透是对称为渗透的自然工艺的改进，其中在渗透中，具有不同溶解盐浓度的两种溶液中，水从较低浓度溶液通过半渗透膜流向更浓的溶液。在反渗透中，通过高于渗透压的压力，流动方向是从浓溶液反向到较低浓度溶液。由于小的分子尺寸和更高的水扩散，反渗透膜容易通过水和小的非离子(或未带电)分子，但会阻止许多其他污染物。

膜：

一种用于反渗透系统的半渗透膜，可由流延在织物载体上的聚合物材料薄膜(通常为聚酰胺)组成。膜必须具有高透水性和离子截留。水的传输速率必须远高于溶解离子的传输速率。膜必须在很宽的pH和温度范围内稳定，并具有良好的机械完整性。

间隔物：

一个网状层，位于表面顶部，与表面相距一定距离基本上平行。间隔物可以由金属、纤维或其他挠性/可延展材料的连接股线制成。

沉积物形成：