專利名稱：連續(xù)生產(chǎn)膜式水處理設(shè)備及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及廢水處理，具體涉及從膜上除去乳液和固體。
背景技術(shù)：
隨著水資源缺乏和環(huán)境保護(hù)得到全球關(guān)注，使用膜處理污水變得更為廣泛。膜能夠有效分離懸浮固體、夾帶油和油脂、溶解固體和溶解有機(jī)物，并產(chǎn)生具有低污染物含量的滲透水。膜還可以保留負(fù)載試劑的基質(zhì)水(matrixwater)用于再循環(huán)并從負(fù)載金屬的水中回收貴重金屬。
膜推動(dòng)供給水通過(guò)膜材料的濾葉(leaves)，在濾葉的下側(cè)上設(shè)置有滲透袋(permeate pocket)。所述濾葉螺旋式地圍繞中空的中心管。滲透袋與中心管的內(nèi)部相通。代表性的市售膜包裝(稱作膜元件)是2 1/2”，4”或8”直徑和39”長(zhǎng)度。所述元件由滲透管內(nèi)部連接器以通常六個(gè)元件的長(zhǎng)度一個(gè)元件接一個(gè)元件地串聯(lián)連接。將被連接元件限制在稱作膜容器或單元的具有頂蓋的管內(nèi)。一個(gè)單元可以包含一個(gè)或多個(gè)膜元件。將供給水從一端泵入容器中并由另一端從容器中排出，減去收集在回收用中心管中的滲透物體積。位于膜的排斥側(cè)的液體稱作濃縮物或滯留物，且流經(jīng)膜的液體稱作滲透物。
當(dāng)用于處理含有機(jī)物和溶解固體(例如，鹽、氫氧化物、聚合物、瓜爾膠和膠體)的水時(shí)，膜能夠具有高的“污損(fouling)”能力。所述水中污染物的濃度通常為約500-約130,000ppm。這些污染物在濃縮時(shí)會(huì)超過(guò)溶解度極限并且沉淀和/或形成阻塞膜表面和抑制有效滲透液產(chǎn)生的乳液。當(dāng)滲透水從供給水中提取出來(lái)時(shí)，位于膜頂部的濃縮水逐漸被溶解的污染物污染，所述污染物被膜排斥。通過(guò)提取滲透水，濃縮水的污染物含量在膜頂部分層，使得稱作“邊界層”的膜表面的污染物含量最大，即，污染物傾向于“堆積在”在膜的排斥界面上。邊界層具有以下的潛在可能a)用于形成和沉淀固體，原因是溶解固體以超過(guò)它們?nèi)芙舛葮O限的量存在，b)用于形成固體-有機(jī)物乳液，原因是污染物材料的物理接近和密集。沉淀固體和/或固體-有機(jī)物乳液的形成產(chǎn)生使顆粒和/或乳液由于粘結(jié)性而阻塞膜的能力。膜阻塞降低滲透水在給定壓力下的通過(guò)速率，并稱作“膜表面污損”。為了降低膜污損的可能，現(xiàn)有技術(shù)的工業(yè)膜式水處理設(shè)備被設(shè)計(jì)成流經(jīng)單元，即，高壓濃縮水的交叉流(cross flow)始終流經(jīng)膜以有目的地清洗膜表面并阻斷邊界層的形成。
圖5描述了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的典型膜式錐形陣列膜設(shè)備(membrane taperedarray membrane plant)500。該設(shè)備包括第一、第二和第三級(jí)過(guò)濾陣列504、508和512。每個(gè)陣列通常包括具有相同或不同直徑的六個(gè)元件容器組的集合，各陣列中的膜容器屬于相同類型(和孔徑)的膜并且除去相同類型的污染物。膜類型包括超濾器、納濾器(nanofilter)、微濾器和反滲透器(hyperfilter)。該設(shè)備的錐形陣列描述語(yǔ)來(lái)自需要確定容器的數(shù)目和/或直徑和/或以以下方式位于設(shè)備的每個(gè)級(jí)中的容器內(nèi)的元件的數(shù)目的需要，所述方式與相對(duì)于進(jìn)入設(shè)備的進(jìn)料、設(shè)備中的壓力和特定的滲透液產(chǎn)生速率而進(jìn)入設(shè)備的下游級(jí)的減小流量一致，以及來(lái)自遵守對(duì)于每個(gè)膜容器類型的最小交叉流指導(dǎo)的需要。參考圖5，第一級(jí)過(guò)濾陣列504接收進(jìn)料流F1并產(chǎn)生滯留物F2和滲透液P1，第二級(jí)過(guò)濾陣列508接收滯留物F2并產(chǎn)生滯留物F3和滲透液P2，第三級(jí)過(guò)濾陣列512接收滯留物F3并產(chǎn)生滯留物F4和滲透液F3。滯留物的相對(duì)流速/體積為F2＞F3＞F4并且滲透液的相對(duì)流速/體積為P1＞P2＞P3。通常，設(shè)計(jì)陣列以平分各級(jí)中的容器陣列體積，使得各級(jí)特定供給水的每50％的除去物作為滲透液。例如，根據(jù)該工藝的最終回收目標(biāo)，具有50％回收率的第一級(jí)容器陣列504給一半大小的第二級(jí)容器陣列508供料，后者進(jìn)而提取其50％的供給水并給一半大小的第三級(jí)容器陣列512供料，等等。根據(jù)保持濃縮水交叉流速率足夠高以阻斷邊界層形成的需要，以以下典型的最小濃縮交叉流條件，設(shè)計(jì)市售六個(gè)元件的膜容器a)12-16gpm，用于8”容器；b)3-4gpm，用于4”容器；以及c)1.2-1.6gpm，用于2 1/2”容器。
圖6描述了在級(jí)中的典型陣列，例如第三級(jí)過(guò)濾陣列512。該陣列包括與常用歧管604連接的第一、第二、…第N個(gè)膜容器600a-n。將輸入進(jìn)料流F3引入歧管604中，所述歧管604同時(shí)或并行地將一部分進(jìn)料流轉(zhuǎn)移到每個(gè)容器600a-n中，即將1/N F3轉(zhuǎn)移到每個(gè)容器中。將輸入進(jìn)料流以足以加壓每個(gè)容器和實(shí)現(xiàn)濃縮水交叉流污損控制情況下的滲透液產(chǎn)生的速率引入歧管中。體系各級(jí)中的每個(gè)容器產(chǎn)生離開(kāi)體系的滲透水流體608a、b、…n。如圖6所示，通常通過(guò)經(jīng)由公用歧管收集使得滲透液流體公用。體系各級(jí)的液壓連接濃縮水側(cè)的壓力從體系前端到體系末端是相等的，減去由于濃縮水流經(jīng)容器和級(jí)內(nèi)連接歧管而引起的管線損失。
膜式水處理體系的任何級(jí)中的任何容器中的滲透液產(chǎn)生速率通常是膜的濃縮液側(cè)上的驅(qū)動(dòng)壓力的直接函數(shù)，其中相對(duì)于膜的類型或膜的所選排斥特性例如“不滲透性”，驅(qū)動(dòng)壓力是水質(zhì)量、膜滲透性和水溫影響的組合。例如，使用不含懸浮固體或有機(jī)物成分的1000ppm總?cè)芙夤腆w(TDS)水作為對(duì)比基線或“標(biāo)準(zhǔn)”的處理方法，如果75％的供給水在第三級(jí)之前被提取出來(lái)且如果膜對(duì)溶解固體具有完全100％的排斥率，則將進(jìn)入三級(jí)工藝的第三級(jí)的水將是4000ppm TDS。從第三級(jí)容器產(chǎn)生的滲透液的產(chǎn)生“比速率”，即，在給定壓力下以每平方根或每平方米基準(zhǔn)產(chǎn)生的滲透液的體積將由于更高的TDS值而小于從第一級(jí)容器產(chǎn)生的滲透液的“比速率(specific rate)”。相對(duì)于低溶解固體含量溶液，高溶解固體含量溶液的滲透“比”速率的損失是由于減小的“驅(qū)動(dòng)壓力”造成的，即是由于給定壓力與水的滲透壓力之間的差值的減小導(dǎo)致的，其中滲透壓力直接作為水的溶解固體濃度的函數(shù)而增大。在上述體系中，第三級(jí)容器的滲透液產(chǎn)生的“比”速率事實(shí)上還由于第三級(jí)相對(duì)于第一級(jí)中的壓力減小而降低，這是由于高壓濃縮水流經(jīng)體系引起的管線和歧管壓力損失造成的。
周期性地，膜需要洗滌以除去部分或完全阻塞膜表面并破壞膜性能的乳液和固體。對(duì)于給定滲透液生產(chǎn)，增加的設(shè)備進(jìn)料壓力是設(shè)備需要洗滌以從膜表面除去乳液和/或固體的常用指標(biāo)。當(dāng)該指標(biāo)指示設(shè)備需要洗滌時(shí)，通常關(guān)閉整個(gè)設(shè)備直至洗滌順序完成。通常使用多種洗滌試劑進(jìn)行設(shè)備洗滌，所述洗滌試劑包括a)高pH表面活性劑，用于從膜表面提升松散粘結(jié)的固體并偶爾溶解結(jié)垢；b)低pH的酸性“溶解試劑”，用于溶解化學(xué)結(jié)垢；c)螯合劑，用于除去不溶于酸的沉淀金屬；以及d)使用非專一性化學(xué)試劑溶解難溶于酸和堿的耐熔汞齊和其他外來(lái)的阻塞劑(exotic occlusion agent)。整個(gè)設(shè)備的洗滌是耗時(shí)且消耗試劑的工藝，其中所有的膜通常暴露于所有洗滌試劑類型，而不管體系中的任何給定膜表面可能存在或不存在的污損的程度或類型。這種多試劑洗滌工藝會(huì)縮短膜的壽命，其中膜的壽命由污染物從膜表面的百分比排斥效率的損失來(lái)限定。
由于膜洗滌期間設(shè)備關(guān)閉導(dǎo)致滲透液生產(chǎn)的顯著損失，考慮多余級(jí)以使設(shè)備繼續(xù)操作。圖5顯示用作第三級(jí)過(guò)濾陣列512的后備的多余的過(guò)濾陣列516。當(dāng)洗滌第三級(jí)過(guò)濾陣列512時(shí)，將進(jìn)料F3再次引入多余過(guò)濾陣列516中作為進(jìn)料F3’，該陣列516產(chǎn)生滯留物F4’和滲透液P3’。多余陣列516通常是第三級(jí)過(guò)濾陣列512的鏡像；因此，滲透液P3和P3’的流速和體積相同。多余陣列還可以根據(jù)應(yīng)用用于設(shè)備的剩余級(jí)。雖然該構(gòu)造可以保持洗滌第三級(jí)過(guò)濾陣列512期間滲透液產(chǎn)量不變，但是安裝多余陣列的成本很高。而且，在洗滌一個(gè)陣列的同時(shí)，多余陣列通常僅保持生產(chǎn)。其余陣列需要各自額外的多余陣列，進(jìn)一步增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
這些和其他需要由本發(fā)明的各種實(shí)施方式和構(gòu)造而解決。本發(fā)明涉及沖洗和/或洗滌分級(jí)的錐形陣列膜處理設(shè)備的級(jí)和/或級(jí)增量(stage increment)的膜處理方法和體系，其中沒(méi)有被有效洗滌(actively washed)的設(shè)備的所有部件繼續(xù)連續(xù)產(chǎn)生滲透液。
在本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方式中，提供用于處理進(jìn)料流的膜設(shè)備。所述設(shè)備處理包括一種或多種溶解和/或夾帶目標(biāo)物質(zhì)的進(jìn)料流。所述設(shè)備包括第一和第二膜級(jí)(membrane stage)。第一膜級(jí)在第二膜級(jí)之前。每個(gè)膜級(jí)處理進(jìn)料流的相應(yīng)部分(respective portion)，每個(gè)膜級(jí)包括一個(gè)或多個(gè)膜單元，且產(chǎn)生包括優(yōu)選大部分(或者大于一半)(如果不是全部)目標(biāo)物質(zhì)的濃縮物和包括進(jìn)料流中的一部分液體的滲透液。所述設(shè)備進(jìn)行以下步驟(a)確定第一和第二個(gè)膜級(jí)之一中的一個(gè)或多個(gè)膜單元至少具有從收集在膜單元的膜表面上的污損物質(zhì)污損的所選程度；(b)將進(jìn)料流的相應(yīng)部分引導(dǎo)在所述污損膜單元周圍；(c)沖洗和/或洗滌污損膜單元，同時(shí)部分進(jìn)料流繞開(kāi)所述單元以除去至少一部分污損物質(zhì)；以及(d)當(dāng)膜單元不污損時(shí)，將進(jìn)料流的相應(yīng)部分改向，引入用于處理的未污損膜單元。在該實(shí)施方式中，大部分(如果不是全部)被改向的進(jìn)料流部分不流經(jīng)與污損膜單元平行構(gòu)造的膜單元。二者擇一地或額外地，受影響的級(jí)中的一個(gè)或多個(gè)其他膜單元處理大部分(如果不是全部)被改向的進(jìn)料流部分。通常，當(dāng)膜單元工作時(shí)(operational)，處理旁路進(jìn)料流的一個(gè)或多個(gè)膜單元也工作(當(dāng)經(jīng)歷沖洗/洗滌周期時(shí)除外)。
在一種設(shè)備構(gòu)造中，優(yōu)選一些且更優(yōu)選大部分(如果不是全部)被改向的進(jìn)料流部分不被下游膜單元處理。這例如是污損膜單元位于最后的下游膜級(jí)例如第三級(jí)中的情況。在該構(gòu)造中，至少大部分被改向的進(jìn)料流部分被膜設(shè)備釋放到濃縮物輸出物中。
在另一種設(shè)備構(gòu)造中，優(yōu)選一些且更優(yōu)選大部分(如果不是全部)被改向的進(jìn)料流部分被一個(gè)或多個(gè)下游膜單元處理且一些可以被改向，進(jìn)入設(shè)備濃縮物釋放物中。這是例如污損膜單元位于上游膜級(jí)例如第一或第二級(jí)中的情況。
在任一種構(gòu)造中，在受影響的級(jí)中的每個(gè)膜單元都可以被繞開(kāi)，以便受影響的級(jí)中的所有膜單元是離線的，用于同時(shí)沖洗和/或洗滌。二者擇一地，處理被改向的進(jìn)料流部分的膜單元(一個(gè)或多個(gè))被構(gòu)造成與旁路膜單元(一個(gè)或多個(gè))平行。例如，處理被改向的進(jìn)料流的膜單元(一個(gè)或多個(gè))和污損膜單元(一個(gè)或多個(gè))與公用輸入歧管連接。
在任一種構(gòu)造中，設(shè)備的未被有效洗滌的所有級(jí)和/或級(jí)增量連續(xù)產(chǎn)生滲透液。產(chǎn)生的滲透液與洗滌前存在的級(jí)輸出物具有相同的體積。二者擇一地，產(chǎn)生的滲透液的體積可以小于(通常小至多約20％(no more than about20％less)預(yù)先存在的級(jí)輸出物。所保持的滲透液產(chǎn)生水平通常由仍然處于工作狀態(tài)中的膜單元(一個(gè)或多個(gè))的所需最大污損速率而決定。
可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行其他調(diào)節(jié)，以適應(yīng)使一個(gè)或多個(gè)膜單元離線的壓力和產(chǎn)量損失。例如，可以重新設(shè)定可變壓力閥以提供額外的背壓以復(fù)制一個(gè)或多個(gè)離線膜單元工作時(shí)的大部分(如果不是全部)背壓貢獻(xiàn)。在對(duì)沖洗和/或洗滌末端或最后的下游級(jí)專一的另一種構(gòu)造中，調(diào)節(jié)壓力閥以保持來(lái)自設(shè)備前面各級(jí)的體積相同的滲透液流。該調(diào)節(jié)能夠模擬脫離工作狀態(tài)(remove from service)的級(jí)的背壓，從而在離線膜單元(一個(gè)或多個(gè))上游產(chǎn)生不變的壓力環(huán)境(pressure context)且從而產(chǎn)生指定流體。
在另一種構(gòu)造中，設(shè)備的未被有效洗滌的所有級(jí)和/或級(jí)增量連續(xù)產(chǎn)生的滲透水與洗滌之前存在的全部設(shè)備輸出物的累積體積相等或基本上相等。要求滲透液流體體積增加(permeate flow volume addition)等于進(jìn)行級(jí)或級(jí)增量隔離-洗滌工藝損失的滲透液流體體積，該要求可通過(guò)以下一者或多者來(lái)實(shí)施a)設(shè)備中的供給水流的增加，導(dǎo)致設(shè)備管線和歧管壓力增加，進(jìn)而增加來(lái)自設(shè)備的所有非洗滌涉及元件的滲透液的產(chǎn)量增加，或者b)使用模擬背壓控制來(lái)自設(shè)備的前面各級(jí)和平行級(jí)增量的滲透液流體，同時(shí)足夠體積的旁路水流經(jīng)設(shè)備的下游各級(jí)，以增大設(shè)備管線和歧管壓力，進(jìn)而增加下游各級(jí)的滲透液產(chǎn)量。如果旁路體積相對(duì)于預(yù)定的滲透液/濃縮物需要而言過(guò)大，則上述情況產(chǎn)生指定流體，同時(shí)將來(lái)自進(jìn)料流的水排放到設(shè)備的下游各級(jí)。
在又一種構(gòu)造中，分級(jí)的錐形陣列設(shè)備各級(jí)被分解成足夠小的增量，從而能夠洗滌停工的級(jí)增量的任何部分(通常是單個(gè)部分)，使得設(shè)備在標(biāo)稱(nominally)等于洗滌步驟進(jìn)行之前的設(shè)備的滲透液產(chǎn)生速率的滲透液產(chǎn)生速率下繼續(xù)工作，不需對(duì)供給水或設(shè)備背壓進(jìn)行任何調(diào)節(jié)。由此這種設(shè)備構(gòu)造產(chǎn)生連續(xù)生產(chǎn)，幾乎以恒定體積生產(chǎn)滲透液的設(shè)備，通過(guò)連續(xù)或順序洗滌級(jí)增量的方法，該設(shè)備不需要由于與洗滌相關(guān)的原因而轉(zhuǎn)移供給水?？赡苄枰┒斯?jié)流閥以增大級(jí)或級(jí)增量洗滌間隔期間設(shè)備的滲透液產(chǎn)量。
在另一種構(gòu)造中，取決于多種因素(包括但不限于設(shè)備中級(jí)的數(shù)目，選擇用于整體(monolithic)洗滌脫離工作狀態(tài)的級(jí)或級(jí)增量的大小，設(shè)備的操作壓力，設(shè)備的液壓設(shè)計(jì)，設(shè)備中脫離工作狀態(tài)的級(jí)或級(jí)增量的位置，以及由于級(jí)或級(jí)增量脫離導(dǎo)致的旁路水的體積)，所述設(shè)備包括a)通過(guò)重新設(shè)定設(shè)備的進(jìn)料變頻驅(qū)動(dòng)(VFD)泵來(lái)調(diào)節(jié)設(shè)備的進(jìn)料，從而增大或減小級(jí)或級(jí)增量洗滌期間進(jìn)入設(shè)備中的水的流速，以及b)排放來(lái)自級(jí)或級(jí)增量洗滌事件的所有或部分旁路水?？赡苄枰@些控制來(lái)使級(jí)或級(jí)增量脫離工作狀態(tài)的效果偏離該效果，所述效果包括但不限于a)管線和進(jìn)料以及釋放歧管壓力損失，所述損失與流經(jīng)級(jí)或級(jí)增量的供給水減少到零相關(guān)，以及b)設(shè)備的膜表面積由脫離工作狀態(tài)的級(jí)或級(jí)增量減小。盡管脫離工作狀態(tài)的級(jí)或級(jí)增量的作用是可測(cè)量的且可定量的，但是整個(gè)設(shè)備的壓力重新分布和水流效果通常是不太可預(yù)見(jiàn)的。因此，可能需要對(duì)設(shè)備的進(jìn)料流進(jìn)行調(diào)節(jié)和/或排放級(jí)或級(jí)增量的旁路水，從而使設(shè)備從開(kāi)始難以預(yù)見(jiàn)的不利的流體相關(guān)壓力和特定的滲透液生產(chǎn)增加效果返回。
可以使用過(guò)程邏輯控制(PLC)體系實(shí)施任何設(shè)備構(gòu)造。PLC接收來(lái)自多個(gè)傳感器(a mix of sensors)例如壓力和溫度傳感器和流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果，以檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)膜單元中的污損條件并且與之相應(yīng)地控制必須的閥門以隔離受影響的級(jí)或級(jí)增量、根據(jù)需要使進(jìn)料流改向以及在受影響的級(jí)或級(jí)增量上進(jìn)行沖洗和洗滌循環(huán)。PLC體系可以除去各個(gè)設(shè)備級(jí)的所有增量，所述各個(gè)設(shè)備級(jí)將連續(xù)地但不必順序地脫離工作狀態(tài)，根據(jù)需要洗滌并返回至工作狀態(tài)。以這種方式，可以洗滌整個(gè)設(shè)備，而不需要關(guān)閉整個(gè)設(shè)備或者膜單元的多余集合。任選地，上述設(shè)備的在線生產(chǎn)級(jí)或級(jí)增量可以是I/O設(shè)備監(jiān)控的、自動(dòng)閥門和裝配變頻驅(qū)動(dòng)(VFD)泵的和PLC控制的，以產(chǎn)生與級(jí)或級(jí)增量洗滌過(guò)程之前相比更多或更少或相同量的滲透水，由此以各種方式補(bǔ)償由于脫離工作狀態(tài)的級(jí)或級(jí)增量引起的滲透液損失。這會(huì)限制由于使級(jí)或級(jí)增量脫離工作狀態(tài)而導(dǎo)致的對(duì)于滲透水生產(chǎn)而言的設(shè)備的滲透液損失。所述泵可以是受PLC控制的，以通過(guò)關(guān)閉(tum down)供給水減小滲透水生產(chǎn)設(shè)備的體積至小于級(jí)或級(jí)增量脫離工作狀態(tài)之前表現(xiàn)出來(lái)的體積。這會(huì)減小有時(shí)大體積的旁路水(由于脫離工作狀態(tài)的級(jí)或級(jí)增量所產(chǎn)生的)對(duì)體系的下游級(jí)或平行級(jí)增量的沖擊。關(guān)閉供給水的后一情況通常響應(yīng)級(jí)而不是級(jí)增量的脫離工作狀態(tài)而受到影響，其中無(wú)法通過(guò)下面的級(jí)調(diào)整進(jìn)入級(jí)中的全部進(jìn)料體積的偏移進(jìn)行。而且，無(wú)論何種理由都要避免自動(dòng)閥門在級(jí)之間“排放”水的選擇。
在本發(fā)明的所有實(shí)施方式中，存在級(jí)或級(jí)增量隔離工藝以及“沖洗”和/或“洗滌”位于隔離容器中的膜?？梢砸蕴囟ǚ绞较礈旄綦x容器，例如當(dāng)已知沒(méi)有與用于溶解度相關(guān)的沉淀物阻塞的可能時(shí)可以使用前端容器隔離和用于提升懸浮固體的洗滌，或者當(dāng)存在已知的超過(guò)化合物的溶解度極限問(wèn)題且沉淀物阻塞是可預(yù)見(jiàn)的情況下，可以對(duì)末端容器進(jìn)行低pH酸溶解洗滌。這些形式的選擇洗滌比工業(yè)中通常使用的“三級(jí)，高-中-低pH，整個(gè)設(shè)備洗滌”能夠更快地進(jìn)行并且消耗更少的試劑。設(shè)備的級(jí)或級(jí)增量可以是通過(guò)自動(dòng)閥門連接(plumbed)參與所有膜式水處理設(shè)備的洗滌罐、試劑進(jìn)料器和洗滌泵。相對(duì)于體系該部分預(yù)期的污垢的類型，基于級(jí)或級(jí)增量在體系中的位置，可以使用不同的試劑靶向洗滌。在靶向洗滌和回復(fù)工作狀態(tài)之后，可以將洗滌效果與其“標(biāo)準(zhǔn)”性能水平相比，以決定使用相同或不同試劑再次洗滌的需要。隔離級(jí)和級(jí)增量以及靶向洗滌設(shè)備中的膜會(huì)使膜單元暴露于較少試劑下持續(xù)較短時(shí)間，具有不言而喻的膜壽命的益處。
從本文給出的本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容，這些和其他優(yōu)點(diǎn)將會(huì)顯而易見(jiàn)。
上述實(shí)施方式和構(gòu)造既不是完全的也不是窮盡的。應(yīng)當(dāng)理解，單獨(dú)使用或者組合使用上述或下面詳述的一個(gè)或多個(gè)特征可以實(shí)施本發(fā)明的其他


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的分級(jí)錐形陣列膜式水處理設(shè)備的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的分解成多個(gè)增量的分級(jí)陣列膜式水處理設(shè)備的示意圖；圖3是圖2的實(shí)施方式中的級(jí)增量的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式使用的PLC控制邏輯的流動(dòng)示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)的錐形陣列膜式水處理設(shè)備的示意圖；圖6是圖5的設(shè)備的現(xiàn)有技術(shù)過(guò)濾陣列級(jí)的示意圖；圖7是增量標(biāo)識(shí)(縱坐標(biāo))相對(duì)于工作時(shí)間(橫坐標(biāo))的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
用于監(jiān)視和控制膜污損的結(jié)構(gòu)本發(fā)明涉及錐形陣列膜設(shè)備逐級(jí)(stage-by-stage)或逐級(jí)增量(stage-increment-by-stage-increment)壓力和滲透液流輸入/輸出(I/O)設(shè)備監(jiān)視體系，該體系與過(guò)程-邏輯-控制(PLC)編程一起能夠有效地向級(jí)或級(jí)增量分配污損值程度，如對(duì)照用于級(jí)或級(jí)增量的已知標(biāo)準(zhǔn)壓力-滲透液流曲線所測(cè)量的。從級(jí)或級(jí)增量污損的分配程度，本發(fā)明的另一個(gè)方法是執(zhí)行閥門位置變化的自動(dòng)工序(sequence)，以使供給水偏離設(shè)備的受影響的污損級(jí)并使偏離的水流向設(shè)備的用于級(jí)洗滌工藝的下一級(jí)或者流向級(jí)增量洗滌工藝中的平行級(jí)增量。另外，一系列的沖洗和洗滌溶液閥門是以PLC邏輯規(guī)定工序中PLC重新設(shè)定，運(yùn)行洗滌泵以洗滌受影響的級(jí)或級(jí)增量中的膜。相似地，通過(guò)釋放洗滌工藝以及PLC重新設(shè)定使受影響的級(jí)或級(jí)增量返回供給水處理工作狀態(tài)所需的閥門，使級(jí)或級(jí)增量返回工作狀態(tài)。
當(dāng)使級(jí)或級(jí)增量離線進(jìn)行洗滌時(shí)，可以自動(dòng)地重新構(gòu)造剩余的級(jí)和/或級(jí)增量，以在不存在多余陣列時(shí)提供所需滲透液生產(chǎn)水平。例如，可變進(jìn)料驅(qū)動(dòng)(variable feed drive)(VFD)進(jìn)料泵的壓力或速率可以調(diào)節(jié)，以向第一和/或后續(xù)的膜陣列提供增大或減小的進(jìn)料速率。應(yīng)當(dāng)理解，由膜產(chǎn)生的滲透液的量是驅(qū)動(dòng)壓力(或者上游膜表面上的液體壓力減去反向滲透壓力)、液體溫度、濃縮物或滯留物上的背壓和進(jìn)料流速的直接函數(shù)，以及進(jìn)料流的TDS和滲透液上的背壓的反函數(shù)。為了在設(shè)備的一部分離線的同時(shí)保持較高的滲透液產(chǎn)生速率，可以增大VFD進(jìn)料泵的壓力或速率，或者將用于濃縮物或滯留物的輸出管道上的壓力閥門重新設(shè)定為較小的節(jié)流孔尺寸(orifice size)，以提供更高的背壓。為了保持較低的滲透液生產(chǎn)速率，相反操作是正確的。
雖然更高的滲透液生產(chǎn)速率會(huì)引起在受影響的膜上更高的污損速率，但是本發(fā)明的各種實(shí)施方式通常平衡在給定級(jí)中的污損速率和滲透液的產(chǎn)生。污損速率直接與驅(qū)動(dòng)壓力(或者進(jìn)入設(shè)備中的進(jìn)料流的體積流速)、污染物濃度以及交叉流速率相關(guān)。在增加的特定滲透液產(chǎn)生速率下的膜設(shè)備操作形成邊界層且增加邊界層的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)選地，對(duì)于任何給定級(jí)或級(jí)增量，將滲透液產(chǎn)量保持在將會(huì)以不可接受的速率污損的滲透液產(chǎn)生速率的約80-99％的水平，更優(yōu)選為約85-95％。換句話說(shuō)，滲透液產(chǎn)量保持在污損速率具有所選值的水平以下。以另一種方式所述，當(dāng)所述級(jí)中的所有級(jí)增量都處于工作狀態(tài)時(shí)，其他每個(gè)級(jí)增量的所得滲透液流量(flow)的增加優(yōu)選不大于所述流量的約20％且最優(yōu)選不大于所述流量的約50％。平衡的結(jié)果是，本發(fā)明能夠使任何級(jí)或級(jí)增量離線，同時(shí)上游和/或下游和/或其他平行級(jí)增量繼續(xù)產(chǎn)生滲透液，凈結(jié)果是即使設(shè)備沒(méi)有完全工作，仍然保持滲透液生產(chǎn)的高百分率。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式通過(guò)將膜設(shè)備分解成為稱作“級(jí)增量”的逐級(jí)多容器子包裝(multi-vessel sub-packages)來(lái)影響平衡。每個(gè)級(jí)增量在不同的離散時(shí)間間隔(在該期間所述級(jí)的其他級(jí)增量處于工作狀態(tài))被洗滌。該方面如圖7的包括N個(gè)級(jí)增量的級(jí)所示?？v軸表示級(jí)增量標(biāo)識(shí)，例如級(jí)增量#1，級(jí)增量#2，級(jí)增量#3，…級(jí)增量#N。實(shí)線700a-n表示對(duì)每個(gè)級(jí)增量而言的相應(yīng)時(shí)間周期，在該期間級(jí)增量處于工作狀態(tài)同時(shí)實(shí)線700a-n中的不連續(xù)部分704a-n表示對(duì)于每個(gè)級(jí)增量的相應(yīng)時(shí)間間隔，在該期間級(jí)增量離線且被沖洗和/或洗滌。以這種方式，不使整個(gè)級(jí)同時(shí)離線而進(jìn)行沖洗和/或洗滌。而是，在不同時(shí)間使級(jí)增量離線，同時(shí)級(jí)中的剩余級(jí)增量仍然處于工作狀態(tài)。
通過(guò)限定，將級(jí)分解設(shè)計(jì)成將級(jí)增量旁路水的量限制為足夠小的體積，從而被所述級(jí)中的其他增量處理，同時(shí)將其他級(jí)中的污損速率和滲透液產(chǎn)生體積保持在可接受的水平。更具體地，相對(duì)于對(duì)體系的整體作用，使級(jí)增量不受破壞地脫離工作狀態(tài)的能力由與受影響的級(jí)增量平行工作的那些級(jí)增量接受來(lái)自級(jí)增量(脫離工作狀態(tài)的級(jí)增量)的旁路水的能力所指示，使得優(yōu)選級(jí)壓力損失沒(méi)有顯著增大且平行級(jí)增量特定滲透液速率沒(méi)有顯著增大。對(duì)于構(gòu)成“顯著”管線和歧管壓力增加的情況沒(méi)有必須遵守的規(guī)則，但是通常將膜設(shè)備設(shè)計(jì)成使任何級(jí)都具有最大20％的開(kāi)/關(guān)比，這通常表示需要最少六個(gè)(各自(ea)六個(gè))相同容器(由分級(jí)錐形陣列設(shè)備的每個(gè)級(jí)中的公用歧管操作)，以基于脫離工作狀態(tài)的一次一個(gè)級(jí)增量進(jìn)行級(jí)增量洗滌選擇。取決于應(yīng)用，每個(gè)級(jí)可以具有多個(gè)供應(yīng)相應(yīng)膜容器陣列的歧管。通常，參考圖6，選擇級(jí)增量，使得受每個(gè)級(jí)增量處理的進(jìn)料流F3的體積比例不大于約25％，進(jìn)一步優(yōu)選不大于約15％。應(yīng)當(dāng)理解，每個(gè)級(jí)增量的輸入進(jìn)料流通常為約3-約60GFM。
對(duì)于具有非常低的經(jīng)由級(jí)的交叉流的膜式水處理設(shè)備，添加大于上述20％的增大(turn-up)水體積可能是可接受的，因?yàn)榕懦似绻軌毫υ黾拥目紤]，管線損失是穿過(guò)管子的流體的速率平方的函數(shù)?！暗偷摹苯徊媪魍ǔＪ遣淮笥诩s10ppm的交叉流。對(duì)于低的流速、高(例如，至少約10000ppmTDS)的總?cè)芙夤腆w含量的水處理體系，與摩擦有關(guān)的管線壓力的44％的增加(由于生產(chǎn)量20％的增加引起的，以容納級(jí)增量的旁路水)可能是在容器端部測(cè)量的幾磅/平方英寸(psi)，對(duì)抗TDS去除膜的高TDS水的驅(qū)動(dòng)壓力的少量psi變化在滲透液產(chǎn)量或流通率(flux rate)中是可忽略的增加，以及另外的增大可以是高達(dá)33％(每級(jí)4個(gè)級(jí)增量)或50％(每級(jí)3個(gè)級(jí)增量)，該變化可能是可承受的。
當(dāng)級(jí)增量脫離工作狀態(tài)且通過(guò)一個(gè)較小的容器連接節(jié)流孔(one lessvessel connection orifice)分配級(jí)增量水時(shí)，考慮歧管壓力增加是必須強(qiáng)調(diào)的。在這些情況下，由于“彎曲”作用類型，壓力會(huì)顯著增加，即，與管線中的關(guān)鍵速率“水躍”相似的湍流誘導(dǎo)壓力增加。雖然管線損失在33％-50％的增大流下是可接受的，相對(duì)于選擇不受破壞地脫離工作狀態(tài)的級(jí)增量，歧管損失可能是不可接受的。在被構(gòu)造成能夠以完全忽視重新設(shè)定自動(dòng)壓力閥以產(chǎn)生“虛擬”背壓等以及連續(xù)選擇不受破壞地脫離工作狀態(tài)的級(jí)增量的需要的方式充分洗滌的設(shè)備的所有級(jí)中，所需的級(jí)增量的數(shù)目?jī)?yōu)選設(shè)定為6個(gè)(各自6個(gè))或更多個(gè)相同容器或公用歧管容器子包裝，除了稀有類型的交叉流、平直的壓力滲透液曲線以及其中少于6個(gè)(各自6個(gè))或更多個(gè)相同容器或公用歧管容器子包裝的級(jí)增量被確定為可接受的水處理。
該實(shí)施方式中的替代性設(shè)備構(gòu)造是在分解的級(jí)中包括一個(gè)或多個(gè)多余級(jí)增量。當(dāng)級(jí)增量離線時(shí)(或者不可工作)，多余增量處于工作狀態(tài)。多余增量的數(shù)目小于在相應(yīng)級(jí)中的有效級(jí)增量的數(shù)目，為成本目的更常見(jiàn)地是僅僅一個(gè)多余增量。該設(shè)備構(gòu)造允許各個(gè)分解的增量具有比上述構(gòu)造更大的設(shè)計(jì)滲透液生產(chǎn)能力，因?yàn)樵跊_洗和/或洗滌期間可工作的分解增量的數(shù)目保持不變。
另一種膜設(shè)備實(shí)施方式減小向被洗滌的級(jí)或級(jí)增量前面、后面和與其平行的所有級(jí)和級(jí)增量的進(jìn)料流流量。換句話說(shuō)，向第一級(jí)過(guò)濾陣列提供進(jìn)料流的泵中的壓力或泵速率減小，以提供所需流速。這種連續(xù)設(shè)備操作的方法不是滲透液生產(chǎn)的最佳方法但是該方法的確減小從與洗滌工藝中的級(jí)或級(jí)增量平行的或其后面的級(jí)和級(jí)增量產(chǎn)生不可接受地高的特定滲透液生產(chǎn)速率的潛在可能，即，由于脫離工作狀態(tài)的、使水沿旁路進(jìn)入體系的平行和后面的元件而導(dǎo)致的潛在可能，其中增加的流量導(dǎo)致從受影響的容器前端到后端的管線壓力增加，且增加的管線壓力產(chǎn)生增加的滲透液生產(chǎn)比速率以及相應(yīng)的更高污損速率。進(jìn)料流流速通常減小約5-約15％，且更通常減小約40-約60％。
可以允許在平行級(jí)增量或下游級(jí)中使用更高滲透液生產(chǎn)速率的競(jìng)爭(zhēng)因素是在所述級(jí)/級(jí)增量的進(jìn)料流中的較低污染物(例如，TDS)濃度。例如，參考圖5和6，當(dāng)?shù)谝患?jí)過(guò)濾陣列504離線時(shí)，進(jìn)料流F2由于缺乏上游膜濃縮而具有較低的污染物濃度。當(dāng)?shù)诙?jí)過(guò)濾陣列離線時(shí)，第三級(jí)過(guò)濾陣列具有相同的情況。假設(shè)(離線)上游級(jí)過(guò)濾陣列的進(jìn)料流中的污染物濃度為X且假設(shè)當(dāng)陣列處于工作狀態(tài)時(shí)上游級(jí)過(guò)濾陣列中的濃度因子Y，向所選下游級(jí)過(guò)濾陣列(當(dāng)?shù)谝患?jí)陣列離線時(shí)是第二級(jí)陣列且當(dāng)?shù)诙?jí)陣列離線時(shí)是第三級(jí)陣列)中的進(jìn)料流流速優(yōu)選增大或增大最大1/Y倍(或者當(dāng)處于工作狀態(tài)時(shí)可以接收通常被上游陣列處理的進(jìn)料流體積)，更優(yōu)選增大最大1/2Y倍，進(jìn)一步優(yōu)選最大1/4Y倍。在許多應(yīng)用中，增大的流速將不會(huì)顯著改變所選級(jí)陣列的污損速率。
當(dāng)降低進(jìn)料速率以控制由于經(jīng)歷級(jí)或級(jí)增量洗滌的設(shè)備的下游各級(jí)或平行級(jí)增量中將出現(xiàn)的高特定滲透液生產(chǎn)速率(由于旁路工藝導(dǎo)致)造成的增加的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，上述實(shí)施方式中的替代性膜設(shè)備構(gòu)造是排放來(lái)自體系的水的自動(dòng)閥門，所述體系位于其中由于加入旁路水而增大的流量產(chǎn)生不可接受地高污損風(fēng)險(xiǎn)的級(jí)前面。通過(guò)實(shí)例，參考圖5，如果使第二級(jí)過(guò)濾陣列508離線進(jìn)行洗滌，則流量F3可以保持基本相等，而F2和F3之間的差值被排放或與滲透液F4共混(條件是F4中污染物濃度的增加在所選監(jiān)視期間將不會(huì)超過(guò)滲透液要求/規(guī)格)。
另一種膜設(shè)備實(shí)施方式(與脫離工作狀態(tài)和返回工作狀態(tài)的閥門重新設(shè)定作用相當(dāng)而進(jìn)行，所述作用包括自動(dòng)洗滌工藝)是重新設(shè)定一個(gè)或多個(gè)其他閥門(或者減小一個(gè)或多個(gè)其他閥門的節(jié)流孔尺寸)以在體系中(優(yōu)選在濃縮物側(cè))施加“虛擬”背壓，所述背壓模擬受影響的級(jí)或級(jí)增量處于在線狀態(tài)時(shí)的管線和歧管壓力損失。通常，調(diào)節(jié)離線級(jí)/級(jí)增量的閥門下游的節(jié)流孔尺寸至至少基本上補(bǔ)償離線級(jí)/級(jí)增量在工作狀態(tài)時(shí)的背壓貢獻(xiàn)。更通常地，調(diào)節(jié)節(jié)流孔尺寸，從而產(chǎn)生等于離線級(jí)/級(jí)增量在工作狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的背壓的至少約20％的背壓。應(yīng)當(dāng)理解，“虛擬”背壓引起滲透液產(chǎn)量增大。以這種方式，對(duì)于每個(gè)上游級(jí)、平行級(jí)增量以及下游級(jí)，輸入進(jìn)料流、輸出滲透液以及輸出滯留物的體積流量基本上保持相同或者上下調(diào)節(jié)不大于上述最大所需量。重新設(shè)定閥門通常位于膜設(shè)備的滯留物側(cè)。虛擬背壓能夠在受影響級(jí)的前面產(chǎn)生壓力環(huán)境，其在脫離工作狀態(tài)、洗滌并返回工作狀態(tài)的級(jí)或級(jí)增量工藝中是無(wú)縫隙的，同時(shí)允許設(shè)備的前面部分以無(wú)縫的、基本上相等的體積和洗滌前、洗滌中和洗滌后的方式產(chǎn)生濃縮物和滲透水。通常，可變?cè)O(shè)定壓力閥的設(shè)定(節(jié)流孔尺寸)提供離線級(jí)/級(jí)增量的管線和歧管壓力損失的至少約10％的背壓，更通常為至少約20％。對(duì)于常用級(jí)，壓力閥優(yōu)選產(chǎn)生至少約25psi且不大于約100psi的背壓，更優(yōu)選為約25-約50psi的背壓。對(duì)于常用級(jí)增量，壓力閥優(yōu)選提供至少約5psi且不大于約20psi的背壓，更優(yōu)選為約5-約10psi的背壓。
基于逐級(jí)基準(zhǔn)監(jiān)視和控制膜污損如圖1中的實(shí)施方式所示，三級(jí)錐形陣列膜設(shè)備1的任何級(jí)都可以被PLC12編程，以在其他級(jí)2、3、4在線并處于水處理工作狀態(tài)的同時(shí)進(jìn)行洗滌。來(lái)自進(jìn)料源5的水以給定體積速率和原則上由節(jié)流閥7所示的壓力下離開(kāi)變頻驅(qū)動(dòng)泵6(其可以是離心或壓差泵)。設(shè)備壓力的其他成分是對(duì)由供給水5流經(jīng)容器130-133(級(jí)1)，63和64(級(jí)2)，以及134(級(jí)3)和歧管135(級(jí)1)，136(級(jí)2)，和137(級(jí)3)的全部在線級(jí)組件而賦予的流動(dòng)阻力。
如圖1所示，對(duì)于第三級(jí)4洗滌的具體情況，通過(guò)關(guān)閉閥門8和打開(kāi)閥門43使供給水5轉(zhuǎn)向至旁路管線9。通過(guò)引發(fā)第三級(jí)4的洗滌工序(wash sequence)的作用，重新設(shè)定VFD泵6以減小流向設(shè)備第一級(jí)2的供給水流量，作為防止設(shè)備過(guò)度進(jìn)料的預(yù)防措施，過(guò)度進(jìn)料的原因是由第三級(jí)4的脫離水處理工作狀態(tài)而導(dǎo)致的減壓造成的。優(yōu)選地，當(dāng)設(shè)備完全工作時(shí)，體積進(jìn)料流量將小于設(shè)備的所選調(diào)節(jié)比(turn down ratio)，更優(yōu)選地至少為供給水流量的約80％。任選地，(作為重新設(shè)定泵6的選擇方案)人工背壓(等于由處于工作狀態(tài)的第三級(jí)4以前產(chǎn)生的背壓)可以通過(guò)關(guān)閉節(jié)流閥7而產(chǎn)生。應(yīng)當(dāng)理解，閥門43可以被可變壓力閥門代替，且將其設(shè)定為產(chǎn)生所需背壓的節(jié)流孔尺寸。通過(guò)關(guān)閉閥門19和44，第三級(jí)可以完全與前面的第一級(jí)和第二級(jí)組成容器130-133和63-63隔離。
通過(guò)PLC 12控制工藝，可以使用再循環(huán)沖洗水沖洗(供給水流5隔離的)第三級(jí)4，所述再循環(huán)沖洗水被洗滌泵20通過(guò)打開(kāi)閥門14、15和16泵送。而且，通過(guò)關(guān)閉沖洗水13閥門14、15和16的工藝，洗滌試劑C21、洗滌試劑B22或洗滌試劑A23可以通過(guò)相同的洗滌泵20且通過(guò)基于工序打開(kāi)針對(duì)每種試劑21、22或23的閥門經(jīng)由隔離的第三級(jí)4而循環(huán)。具體地，為了洗滌閥門隔離的第一、第二或第三級(jí)，打開(kāi)級(jí)洗滌閥門17、18和112并打開(kāi)所選洗滌試劑閥門，同時(shí)關(guān)閉其他洗滌和沖洗體系閥門的閥門。為了循環(huán)洗滌試劑C21，打開(kāi)閥門24、25和26；為了循環(huán)洗滌試劑B22，打開(kāi)閥門27、28和29；為了循環(huán)洗滌試劑A23，打開(kāi)閥門30、31和32。通過(guò)逆轉(zhuǎn)(reverse)洗滌線路42的閥門打開(kāi)工序，隔離洗滌線路42并且使被洗滌級(jí)返回工作狀態(tài)。通過(guò)示例，通過(guò)打開(kāi)向第三級(jí)4的供給水供應(yīng)閥門8、關(guān)閉旁路閥門43并打開(kāi)第三級(jí)4供給水5釋放閥門19和43，對(duì)第三級(jí)4實(shí)現(xiàn)返回。
在洗滌工序中改變的其他體系參數(shù)返回它們的洗滌前狀態(tài)。當(dāng)使用節(jié)流閥7控制體系1的背壓時(shí)，將節(jié)流閥7重新設(shè)定(或者增大節(jié)流孔尺寸)至它的初始設(shè)定位置。當(dāng)在被洗滌級(jí)隔離和沖洗-洗滌工藝期間調(diào)節(jié)VFD泵6時(shí)，VFD泵6通過(guò)PLC 12是返回至它的洗滌前工序設(shè)定。
如圖1所示，對(duì)于第二級(jí)3洗滌的具體情況，關(guān)閉閥門8、33、34、36和37，打開(kāi)閥門10，完全或部分地關(guān)閉閥門11，從而使離開(kāi)第一級(jí)2處理的供給水5的組分轉(zhuǎn)向，進(jìn)入旁路管線35。通過(guò)引發(fā)第二級(jí)3洗滌工序，優(yōu)選重新設(shè)定VFD泵6以減小流向設(shè)備第一級(jí)2的供給水流量，作為防止設(shè)備過(guò)度進(jìn)料的預(yù)防措施，過(guò)度進(jìn)料的原因是由第二級(jí)的脫離水處理工作狀態(tài)而導(dǎo)致的減壓造成的。任選地，人工背壓(等于當(dāng)?shù)诙?jí)處于工作狀態(tài)時(shí)，由第二級(jí)3以前產(chǎn)生的背壓)可以通過(guò)部分地關(guān)閉節(jié)流閥7而產(chǎn)生?；蛘?，閥門10可以是用于產(chǎn)生所需背壓的可變壓力閥門。在一種構(gòu)造中，關(guān)閉閥門11受到PLC 12的控制以使第一級(jí)1的滯留物進(jìn)入第三級(jí)4。而且，通過(guò)關(guān)閉閥門36和37，第二級(jí)3可以與供給水5流體完全隔離，通過(guò)打開(kāi)閥門38、39、40和41，第二級(jí)3可以與洗滌線路42連接，為進(jìn)行第二級(jí)3的沖洗13和洗滌試劑洗滌21、22和23，可以進(jìn)行開(kāi)關(guān)閥門的工序。與對(duì)于第三級(jí)4所述的逆轉(zhuǎn)隔離工藝的方法相似，通過(guò)逆轉(zhuǎn)洗滌線路42的閥門打開(kāi)工序并使第二級(jí)3返回至完全供給水5和洗滌線路42隔離狀態(tài)，可以打開(kāi)朝向第二級(jí)3的供給水供應(yīng)閥門33和34，關(guān)閉旁路閥門10，打開(kāi)第二級(jí)3供給水5釋放閥門36和37以使第二級(jí)3返回至工作狀態(tài)。當(dāng)使用節(jié)流閥7控制體系1的背壓時(shí)，節(jié)流閥7應(yīng)當(dāng)返回至其初始設(shè)定位置。當(dāng)在第二級(jí)3隔離和沖洗-洗滌工藝期間調(diào)節(jié)VFD泵6時(shí)，VFD泵6應(yīng)當(dāng)是通過(guò)PLC 12返回至它的洗滌前工序設(shè)定。
如同第二和第三級(jí)，當(dāng)使用試劑A、B和C沖洗和洗滌第一級(jí)時(shí)，可以隔離并繞過(guò)第一級(jí)2。這是通過(guò)關(guān)閉閥門45，48-51和140-143并打開(kāi)閥門46以將第一級(jí)旁路環(huán)路144上的進(jìn)料流5導(dǎo)向第二級(jí)歧管47而實(shí)現(xiàn)的。如上所述，當(dāng)繞過(guò)第一級(jí)2時(shí)，可以調(diào)節(jié)泵6以減小進(jìn)料流5的體積，作為防止設(shè)備過(guò)度進(jìn)料的預(yù)防措施，過(guò)度進(jìn)料的原因是由第一級(jí)2脫離水處理工作狀態(tài)和/或重新設(shè)定節(jié)流閥而導(dǎo)致的減壓，重新設(shè)定節(jié)流閥是為了提供背壓，所述背壓復(fù)制通常由第一級(jí)組分引起的壓力損失。根據(jù)應(yīng)用，隔離第一級(jí)2可以受PLC控制。通過(guò)打開(kāi)閥門52、53、54、55和56，第一級(jí)2可以與洗滌線路42連接，且為進(jìn)行第一級(jí)2的沖洗13和洗滌試劑洗滌21、22和23，可以進(jìn)行開(kāi)關(guān)閥門的工序。
與對(duì)于第三級(jí)4所述的逆轉(zhuǎn)隔離工藝的方法相似，通過(guò)逆轉(zhuǎn)洗滌線路42的閥門打開(kāi)工序并使第一級(jí)2返回至完全供給水5和洗滌線路42隔離狀態(tài)，可以打開(kāi)朝向第一級(jí)2的供給水供應(yīng)閥門45，關(guān)閉旁路閥門46，打開(kāi)第一級(jí)2供給水5釋放閥門48、49、50和51以使第一級(jí)2返回至工作狀態(tài)。在第一級(jí)2隔離和沖洗-洗滌工藝期間進(jìn)行的VFD泵6和/或節(jié)流閥調(diào)節(jié)返回至各自的洗滌前工序設(shè)定。
基于逐級(jí)增量基礎(chǔ)監(jiān)視和控制膜污損可以將膜設(shè)備的第一、第二和/或第三級(jí)的一個(gè)或多個(gè)分解為多個(gè)級(jí)增量，以提供以下設(shè)備構(gòu)造，其中級(jí)增量基于逐級(jí)增量基礎(chǔ)而不是圖1的逐級(jí)基礎(chǔ)被隔離、沖洗和洗滌。如圖2所示并參考圖1，顯示多級(jí)水處理設(shè)備1的任何級(jí)(例如第一、第二和/或第三級(jí)2、3和4)被分解為同時(shí)從公用歧管200進(jìn)料的六個(gè)或更多個(gè)級(jí)段57、58、59、60、61和62。通過(guò)歧管204收集滯留物輸出物，即，增量57的212、增量58的216、增量57的220、增量60的224、增量61的228以及增量62的232。通過(guò)歧管208收集滲透液輸出物。在圖1所示的設(shè)備中，其中所有三個(gè)級(jí)都被分解，分成6個(gè)8”增量的第一級(jí)，分成6個(gè)8”增量的第二級(jí)(一半載有元件)，分成8”增量的第三級(jí)(三分之一載有元件)，在整體級(jí)設(shè)計(jì)的每個(gè)級(jí)中它們將代替圖1所示的容器。在增量級(jí)設(shè)計(jì)中，每個(gè)增量57、58、59、60、61和62可以設(shè)計(jì)為單個(gè)容器或多個(gè)容器。
任何級(jí)增量57、58、59、60、61和62的隔離工藝要求特定關(guān)閉級(jí)增量57的閥門組合66、67和68，級(jí)增量58的閥門組合69、70和71，級(jí)增量59的閥門組合72、73和74，級(jí)增量60的閥門組合75、76和77，級(jí)增量61的閥門組合78、79和80，以及級(jí)增量62分閥門組合81，82和83。流向所述級(jí)的進(jìn)料流在整個(gè)級(jí)進(jìn)料歧管200中重新分配，通過(guò)分別關(guān)閉任何單個(gè)閥門66、69、72、75、78和81避免所述進(jìn)料流進(jìn)入任何單個(gè)級(jí)增量57、58、59、60、61和62。重新分配的進(jìn)料流經(jīng)由閥門66、69、72、75、78和81中的多個(gè)離開(kāi)歧管200，而作為增量隔離工藝的一部分而關(guān)閉同組增量進(jìn)料閥門66、69、72、75、78和81的一個(gè)閥門。
通過(guò)引發(fā)級(jí)增量57、58、59、60、61和62的洗滌工序，不需要重新設(shè)定VFD泵6。由于級(jí)增量之一的隔離和經(jīng)由處于在線狀態(tài)的管線級(jí)增量容器和歧管的增加的流速而引起的低壓降通常不足夠明顯以致于需要(warrant)其他糾正措施，例如泵和/或節(jié)流閥調(diào)節(jié)。換句話說(shuō)，經(jīng)由級(jí)的在線組件的增加的流速和體積不足以導(dǎo)致在工作的級(jí)增量中不可接受的污損速率。被打開(kāi)用于沖洗和洗滌每一個(gè)隔離增量57，58，59，60，61和62的閥門是增量57的閥門82，83和99，增量58的閥門84、85和94；增量59的閥門86，87和95；增量60的閥門88，89和96；增量61的閥門90，91和97；以及增量61的閥門92，93和98。打開(kāi)各套閥門使隔離的增量66，69，72，75，78和81與用于膜沖洗和洗滌的沖洗和洗滌試劑線路42相連。借助分解成級(jí)增量的第一、第二和第三級(jí)的體系，通常不需要重新設(shè)定VFD泵6或節(jié)流閥7的位置，以使體系以大約相同的整體滲透液生產(chǎn)速率連續(xù)操作，而不考慮是否離線級(jí)增量位于第一、第二還是第三級(jí)中。
如圖3所示，并參考圖1和圖2，第一、第二或第三級(jí)中的任何級(jí)增量57，58，59，60，61和62可以由單個(gè)容器101或與公用歧管102的多個(gè)容器組成，其中進(jìn)料流經(jīng)由歧管向增量101的流動(dòng)由歧管閥103調(diào)節(jié)。當(dāng)關(guān)閉閥門103且關(guān)閉滯留物閥門104和滲透液閥門105時(shí)，增量101使得，增量101與沖洗和試劑洗滌體系42通過(guò)打開(kāi)閥門106、107和108的連接能夠使洗滌體系泵20運(yùn)行，從而經(jīng)由增量101并行(currently)或逆流循環(huán)沖洗水13或特定試劑21、22或23中的任一種。適當(dāng)?shù)卮蜷_(kāi)或關(guān)閉所選沖洗13或試劑21、22和23循環(huán)工序中的所有其他閥門，使得在任何一個(gè)時(shí)間(at any one time)只有沖洗水13或單獨(dú)的試劑水21、22或23通過(guò)增量101。
過(guò)程-邏輯-控制體系下面參考圖1-4描述PLC 12程序邏輯或膜處理工具(membranetreatment agent)。第三級(jí)隔離和沖洗和試劑洗滌需要將壓力指示器109放置在膜式水處理體系1的第一級(jí)前面的供給水管線5中、將溫度傳感器110放置在與壓力傳感器109相鄰的位置，以及將流量計(jì)110放置在來(lái)自膜式水處理設(shè)備1的公用滲透液100流體中。在一種構(gòu)造中，可以將壓力傳感器(未示出)放置在緊鄰第一、第二或第三級(jí)的上游和/或下游的滯留物側(cè)(或管線)，以提供通過(guò)每個(gè)級(jí)的壓力降。在另一種構(gòu)造中，將流量計(jì)(未示出)放置在緊鄰第一、第二或第三級(jí)各自的上游和下游的滯留物側(cè)，以提供進(jìn)入每個(gè)級(jí)的流量和流出每個(gè)級(jí)的滯留物流量。在一種構(gòu)造中，將流量計(jì)放置在第一、第二或第三級(jí)各自中的滲透液歧管上，以提供流出每個(gè)級(jí)的滲透液流量。
PLC 12通過(guò)反饋管線與各種傳感器和計(jì)量?jī)x連接，以及通過(guò)控制管線與各種上述自動(dòng)隔離閥、上述沖洗和洗滌體系自動(dòng)閥、可變壓力或節(jié)流閥7和VFD泵6連接。如下所述，對(duì)PLC 12進(jìn)行編程以翻譯來(lái)自各種傳感器和計(jì)量?jī)x的數(shù)據(jù)輸入并按照PLC 12的編程數(shù)據(jù)翻譯邏輯113將合適的命令發(fā)布給隔離閥、沖洗和洗滌閥、節(jié)流閥和泵。
通過(guò)確定是否體系壓力P1 109大于預(yù)定體系壓力設(shè)定值(步驟115)，程序邏輯芯片12引發(fā)(步驟114)傳感器和計(jì)量?jī)x的數(shù)據(jù)詢問(wèn)(data inquiry)和翻譯過(guò)程。如果P1小于或等于預(yù)定設(shè)定值(步驟115)，程序邏輯113返回詢問(wèn)引發(fā)點(diǎn)(步驟114)并再次重復(fù)步驟115。如果P1 109壓力大于設(shè)定值，程序邏輯113繼續(xù)步驟116。
在步驟116中，PLC邏輯113確定是否體系滲透液100的測(cè)量流量F1 111小于體系流量設(shè)定值116。如果滲透水流量100大于或等于設(shè)定值116，邏輯113返回詢問(wèn)引發(fā)步驟114。如果體系滲透水100流量小于設(shè)定值116，則邏輯113繼續(xù)步驟117。
在步驟117中，邏輯113確定是否測(cè)量的供給水溫度T1 110高于體系溫度設(shè)定值117。如果供給水溫度T1低于或等于設(shè)定值，則邏輯113返回詢問(wèn)引發(fā)步驟114。應(yīng)當(dāng)理解，冷水的粘度高于熱水。如果供給水傳感器溫度T1高于設(shè)定值，則邏輯113確定第三級(jí)的污損程度要求沖洗和洗滌第三級(jí)。
在步驟118和119中，邏輯113引發(fā)第三級(jí)沖洗和洗滌工序。這是通過(guò)訪問(wèn)存儲(chǔ)命令以及它們的發(fā)布工序而實(shí)現(xiàn)的。雖然參考步驟120-125討論了一系列具體的命令和命令工序，從前面的討論可以理解，命令和命令工序是不同的系列。
在步驟120中，邏輯命令VFD6泵減速至第三級(jí)洗滌設(shè)定值120。應(yīng)當(dāng)理解，在沖洗和洗滌第一、第二和第三級(jí)中的任一級(jí)時(shí)，所述級(jí)通常對(duì)泵和/或可變壓力閥具有不同設(shè)定值。通常地，由于各級(jí)實(shí)質(zhì)上具有不同的污損速率，在不同和離散的(不重疊的)時(shí)間洗滌各級(jí)。通常，沖洗和洗滌第一級(jí)的頻率低于第二級(jí)，沖洗和洗滌第二級(jí)的頻率低于第三級(jí)，因?yàn)橛捎谠谇懊?上游)級(jí)中的濃縮導(dǎo)致污染物濃度逐漸增大。
在邏輯已經(jīng)證實(shí)已經(jīng)合適地重新設(shè)定泵(例如通過(guò)接收來(lái)自壓力P1傳感器和/或流量計(jì)F1 111或來(lái)自泵控制器的確認(rèn)的合適讀數(shù))之后，步驟121中的邏輯命令打開(kāi)第三級(jí)濃縮物旁路閥43。
在證實(shí)打開(kāi)濃縮物旁路閥43(例如通過(guò)接收來(lái)自閥門控制器的認(rèn)可命令)之后，步驟122中的邏輯命令通過(guò)關(guān)閉122自動(dòng)閥門8、19和44隔離第三級(jí)。
在證實(shí)關(guān)閉閥門8、19和44中的每一個(gè)之后，步驟123中的邏輯命令打開(kāi)和關(guān)閉自動(dòng)閥門17、18、112和42并且使泵20循環(huán)沖洗和洗滌試劑溶液13、21、22和23以構(gòu)成第三級(jí)洗滌123。在第三級(jí)洗滌結(jié)束時(shí)，第三級(jí)與沖洗-洗滌水溶液13、21、22和23的進(jìn)料和供給水供應(yīng)閥門隔離并且關(guān)閉沖洗-洗滌體系閥門42和第三級(jí)洗滌-沖洗閥門18和112以及供給水閥門19和44，并打開(kāi)供給水旁路閥門43。此時(shí)可以使膜式水處理體系的經(jīng)洗滌的第三級(jí)返回至工作狀態(tài)。
在步驟124中，邏輯通過(guò)在關(guān)閉供給水5旁路閥門43的同時(shí)打開(kāi)供給水5閥門44、19和17使第三級(jí)返回工作狀態(tài)。
在證實(shí)已經(jīng)執(zhí)行命令之后，通過(guò)將VFD泵6重新設(shè)定為滲透液流測(cè)量F1設(shè)定值，在步驟125中使第三級(jí)返回供給水5處理操作124完成。
在步驟126中，操作完全返回至供給水處理工作狀態(tài)的體系1持續(xù)所選時(shí)間，例如15分鐘，從而在步驟127中的邏輯確定是否壓力P1 109小于壓力設(shè)定值之前，使返回工作狀態(tài)的紊亂平息。如果對(duì)P1詢問(wèn)127的回答為“是”，則邏輯返回引發(fā)步驟114。如果對(duì)P1詢問(wèn)127的回答為“否”，則在步驟128中邏輯執(zhí)行報(bào)警命令，以使操作者介入。雖然體系通過(guò)第一、第二和第三級(jí)中的每一個(gè)來(lái)處理水，但是異常壓力讀數(shù)指示潛在的體系問(wèn)題。
應(yīng)當(dāng)理解，邏輯可以用于使用相同的設(shè)定值沖洗和洗滌第三級(jí)中的級(jí)增量和/或使用不同設(shè)定值沖洗和洗滌第一和/或第二級(jí)或其級(jí)增量。
在新的膜式水處理設(shè)備的“試運(yùn)轉(zhuǎn)(shake down)”工藝中確定圖4中的各種設(shè)定值。在試運(yùn)轉(zhuǎn)期間，在給定供給水溫度下以及低等和中等滲透液回收百分率下對(duì)于不同的供給水流速進(jìn)行逐級(jí)設(shè)備壓力和滲透液生產(chǎn)調(diào)查。該數(shù)據(jù)用作對(duì)比基線或“標(biāo)準(zhǔn)物”，設(shè)備可以在以后所有時(shí)間與其對(duì)比，例如在后面的洗滌步驟之后進(jìn)行對(duì)比。換句話說(shuō)，基于該數(shù)據(jù)確定設(shè)定值。當(dāng)確定整個(gè)設(shè)備或者設(shè)備中的各級(jí)或級(jí)增量的滲透液產(chǎn)量比較低時(shí)，可以確定污損程度和沖洗和洗滌的需要。注意在低的滲透液回收速率下，對(duì)于錐形陣列膜式水處理設(shè)備的不同級(jí)制得滲透液-壓力曲線對(duì)比物，從而降低由于沉淀物和乳液形成和阻塞干涉而設(shè)備性能標(biāo)準(zhǔn)偏移的潛在可能。
可以使用本發(fā)明的多種變化和改進(jìn)方案。能夠提供本發(fā)明的一些特征而不提供其他特征。
例如，在一種替代性實(shí)施方案中，本發(fā)明應(yīng)用于非水性進(jìn)料流，例如工業(yè)溶劑和溶液。
在另一種替代性實(shí)施方案中，在軟件、硬件(作為邏輯電路，例如專用集成電路)或其組合中使用膜處理試劑。
本發(fā)明在各種實(shí)施方式中包括基本上如這里所描述的組分、方法、工藝、體系和/或裝置，包括各種實(shí)施方式、其子組合和其子集。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在理解本公開(kāi)之后如何制備并使用本發(fā)明。本發(fā)明在各種實(shí)施方式中包括在這里描述的內(nèi)容不存在的情況下提供設(shè)備和工藝或者在其各種實(shí)施方式中包括在所述內(nèi)容不存在時(shí)用在前面的設(shè)備或工藝中的設(shè)備或工藝，例如用于提高性能、實(shí)現(xiàn)便利和/或降低操作成本的設(shè)備或工藝。
為了闡述和描述目的提供本發(fā)明的上述討論內(nèi)容。上述內(nèi)容并非意圖將本發(fā)明限于這里公開(kāi)的形式。例如，在前面的具體實(shí)施方式
部分，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中將本發(fā)明的各種特征分組，以流線化本發(fā)明。本公開(kāi)的所述方法不應(yīng)理解為反映以下意圖要求保護(hù)的發(fā)明需要比每個(gè)權(quán)利要求中清楚記載的特征更多的特征。而是，如權(quán)利要求書所表達(dá)的，發(fā)明點(diǎn)在于少于上述公開(kāi)的單個(gè)實(shí)施方式的所有特征。因此，將權(quán)利要求書并入具體實(shí)施方式
部分，每個(gè)權(quán)利要求本身作為本發(fā)明單獨(dú)的優(yōu)選實(shí)施方式。
盡管本發(fā)明的說(shuō)明書已經(jīng)包括了一種或多種實(shí)施方式的特定變化和改進(jìn)方案的描述，但是在理解本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容之后，其他變化和改進(jìn)方案屬于本發(fā)明的范圍，例如屬于本領(lǐng)域的技術(shù)和知識(shí)。意圖獲得在允許程度上的替代性實(shí)施方式的權(quán)利，包括要求保護(hù)內(nèi)容的替代性、可交換和/或等價(jià)結(jié)構(gòu)、功能、范圍或步驟，不管這里是否公開(kāi)過(guò)這些替代性、可交換和/或等價(jià)結(jié)構(gòu)、功能、范圍或步驟，并且并不試圖公開(kāi)展示任何可專利性主題。
權(quán)利要求
1.在用于處理包含至少一種溶解和/或夾帶目標(biāo)物質(zhì)的進(jìn)料流的膜設(shè)備中的處理方法，所述膜設(shè)備至少包括第一和第二膜級(jí)，其中第一膜級(jí)位于第二膜級(jí)前面，每個(gè)膜級(jí)處理進(jìn)料流的相應(yīng)部分，所述膜級(jí)包括至少一個(gè)膜單元，并且產(chǎn)生包含至少大部分目標(biāo)物質(zhì)的濃縮物和包括進(jìn)料流中的一部分液體的滲透液，所述處理方法包括以下步驟(a)確定第一和第二膜級(jí)的至少之一中的至少一個(gè)膜單元至少具有來(lái)自收集在所述至少一個(gè)膜單元的膜表面上的污損物質(zhì)的所選污損程度；(b)將進(jìn)料流的相應(yīng)部分引導(dǎo)繞過(guò)所述至少一個(gè)膜單元；(c)在引導(dǎo)步驟(b)期間至少一個(gè)沖洗和洗滌被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元，以除去至少一部分污損物質(zhì)；以及(d)在完成步驟(c)之后，使進(jìn)料流的相應(yīng)部分改向，進(jìn)入用于處理的至少一個(gè)膜單元，其中以下至少之一成立(i)在引導(dǎo)步驟(b)中，至少大部分被改向的相應(yīng)部分不流經(jīng)與所述至少一個(gè)膜單元平行構(gòu)造的膜單元；以及(ii)在引導(dǎo)步驟(b)中，由第一和第二膜級(jí)至少之一中的另外的至少一個(gè)膜單元處理至少大部分被改向的相應(yīng)部分，其中，在至少一個(gè)膜單元工作時(shí)的至少一部分的時(shí)間期間，所述另外的至少一個(gè)膜單元工作。
2.權(quán)利要求1的方法，其中(i)成立。
3.權(quán)利要求2的方法，其中下游膜單元不處理至少大部分被改向的相應(yīng)部分。
4.權(quán)利要求3的方法，其中釋放至少大部分被改向的相應(yīng)部分，作為膜設(shè)備的至少一部分濃縮物輸出物。
5.權(quán)利要求2的方法，其中至少一個(gè)下游膜單元處理至少大部分被改向的相應(yīng)部分。
6.權(quán)利要求2的方法，其中在引導(dǎo)步驟(b)中，繞過(guò)第一和第二級(jí)的至少之一中的每個(gè)膜單元。
7.權(quán)利要求2的方法，其中(ii)成立。
8.權(quán)利要求7的方法，其中另外的至少一個(gè)膜單元與所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元平行構(gòu)造，且其中另外的至少一個(gè)膜單元和所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元與公用輸入歧管連接。
9.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括，在至少一部分引導(dǎo)步驟(b)期間，減小經(jīng)過(guò)膜設(shè)備的進(jìn)料流的體積流量。
10.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括，在至少一部分引導(dǎo)步驟(b)期間，減小設(shè)置在所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元下游的可變壓力閥的節(jié)流孔尺寸以產(chǎn)生背壓，所述背壓補(bǔ)償所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元工作時(shí)產(chǎn)生的背壓的至少一部分。
11.權(quán)利要求1的方法，其中確定步驟包括以下子步驟確定是否滲透液流速和體積至少之一小于第一設(shè)定值；確定是否上游進(jìn)料流壓力大于第二設(shè)定值；確定是否進(jìn)料流溫度大于第三設(shè)定值；當(dāng)滲透液流速和體積至少之一小于第一設(shè)定值，上游壓力大于第二設(shè)定值，所述溫度高于第二設(shè)定值時(shí)，所述至少一個(gè)膜單元具有至少所選污損程度；以及當(dāng)滲透液流速和體積至少之一大于第一設(shè)定值，上游壓力小于第二設(shè)定值，和/或所述溫度低于第二設(shè)定值時(shí)，所述至少一個(gè)膜單元至少不具有所選污損程度。
12.水性進(jìn)料流處理方法，包括(a)提供用于處理包含至少一種溶解和/或夾帶目標(biāo)物質(zhì)的水性進(jìn)料流的膜設(shè)備，所述膜設(shè)備至少包括第一和第二膜級(jí)，其中第一膜級(jí)位于第二膜級(jí)上游，每個(gè)膜級(jí)處理進(jìn)料流的相應(yīng)部分，所述膜級(jí)包括至少一個(gè)膜單元，并產(chǎn)生包含至少大部分目標(biāo)物質(zhì)的濃縮物和包含進(jìn)料流中的一部分水的滲透液，(b)確定第一和第二膜級(jí)至少之一中的至少一個(gè)膜單元至少具有來(lái)自由所述至少一個(gè)膜單元收集的污損物質(zhì)的所選污損程度；(c)將進(jìn)料流的相應(yīng)部分引導(dǎo)繞過(guò)所述至少一個(gè)膜單元，同時(shí)繼續(xù)操作第一和第二膜級(jí)的至少另一個(gè)(the other at least one)；(d)在引導(dǎo)步驟(c)的過(guò)程中，至少一個(gè)沖洗和/或洗滌所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元，以除去至少一部分污損物質(zhì)；以及(e)在步驟(d)完成之后，使進(jìn)料流的相應(yīng)部分改向，進(jìn)入用于處理的至少一個(gè)膜單元，其中以下至少之一成立(i)在引導(dǎo)步驟(c)中，至少大部分被改向的相應(yīng)部分不流經(jīng)與所述至少一個(gè)膜單元平行構(gòu)造的膜單元；以及(ii)在引導(dǎo)步驟(c)中，第一和第二膜級(jí)至少之一中的另外的至少一個(gè)膜單元處理至少大部分被改向的相應(yīng)部分，其中在至少一個(gè)膜單元工作時(shí)的至少部分時(shí)間期間，另外的至少一個(gè)膜單元工作。
13.權(quán)利要求12的方法，其中(i)成立。
14.權(quán)利要求13的方法，其中下游膜單元不處理至少大部分被改向的相應(yīng)部分。
15.權(quán)利要求14的方法，其中至少大部分被改向的相應(yīng)部分被釋放，作為膜設(shè)備的至少一部分濃縮物輸出物。
16.權(quán)利要求13的方法，其中至少一個(gè)下游膜單元處理至少大部分被改向的相應(yīng)部分。
17.權(quán)利要求13的方法，其中在引導(dǎo)步驟(c)中，繞開(kāi)第一和第二級(jí)至少之一中的每個(gè)膜單元。
18.權(quán)利要求13的方法，其中(ii)成立。
19.權(quán)利要求18的方法，其中另外的至少一個(gè)膜單元與所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元平行構(gòu)造，且其中另外的至少一個(gè)膜單元和所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元與公用輸入歧管連接。
20.權(quán)利要求12的方法，其進(jìn)一步包括，在至少一部分引導(dǎo)步驟(c)期間，減小經(jīng)過(guò)膜設(shè)備的進(jìn)料流的體積流量。
21.權(quán)利要求12的方法，其進(jìn)一步包括，在至少一部分引導(dǎo)步驟(c)期間，減小設(shè)置在所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元下游的可變壓力閥的節(jié)流孔尺寸以產(chǎn)生背壓，所述背壓補(bǔ)償所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元工作時(shí)產(chǎn)生的背壓的至少一部分。
22.權(quán)利要求12的方法，其中確定步驟包括以下子步驟確定是否滲透液流速和體積至少之一小于第一設(shè)定值；確定是否上游進(jìn)料流壓力大于第二設(shè)定值；確定是否進(jìn)料流溫度大于第三設(shè)定值；當(dāng)滲透液流速和體積至少之一小于第一設(shè)定值，上游壓力大于第二設(shè)定值，所述溫度高于第二設(shè)定值時(shí)，所述至少一個(gè)膜單元至少具有所選污損程度；以及當(dāng)滲透液流速和體積至少之一大于第一設(shè)定值，上游壓力小于第二設(shè)定值，和/或所述溫度低于第二設(shè)定值時(shí)，所述至少一個(gè)膜單元至少不具有所選污損程度。
23.用于處理包含至少一種溶解和/或夾帶目標(biāo)物質(zhì)的液體進(jìn)料流的自動(dòng)膜處理體系，其包括(a)至少第一和第二膜級(jí)，其中第一膜級(jí)與第二膜級(jí)相通并位于第二膜級(jí)前面，每個(gè)膜級(jí)處理進(jìn)料流的相應(yīng)部分，所述膜級(jí)包括至少一個(gè)膜單元，并產(chǎn)生包含至少大部分目標(biāo)物質(zhì)的濃縮物和包含進(jìn)料流中的一部分液體的滲透液，(b)能夠工作以從膜單元表面除去至少一部分污損物質(zhì)的膜處理體系；以及(c)可操作的膜處理工具，以(1)確定第一和第二膜級(jí)至少之一中的至少一個(gè)膜單元至少具有來(lái)自收集在至少一個(gè)膜單元的膜表面上的污損物質(zhì)的所選污損程度；(2)將進(jìn)料流的相應(yīng)部分引導(dǎo)繞過(guò)至少一個(gè)膜單元；(3)控制膜處理體系的操作，以除去收集在至少一個(gè)膜單元的膜表面上的至少一部分污損物質(zhì)；以及(4)在操作(3)完成后，使進(jìn)料流的相應(yīng)部分改向，進(jìn)入用于處理的至少一個(gè)膜單元，其中以下至少之一成立(i)在引導(dǎo)操作(2)中，至少大部分被改向的相應(yīng)部分不流經(jīng)與所述至少一個(gè)膜單元平行設(shè)置的膜單元；以及(ii)在引導(dǎo)操作(2)中，第一和第二膜級(jí)至少之一中的另外的至少一個(gè)膜單元處理至少大部分被改向的相應(yīng)部分，其中在至少一個(gè)膜單元工作時(shí)的至少部分時(shí)間期間，另外的至少一個(gè)膜單元工作。
24.權(quán)利要求23的方法，其中(i)成立。
25.權(quán)利要求24的方法，其中下游膜單元不處理至少大部分被改向的相應(yīng)部分。
26.權(quán)利要求25的方法，其中至少大部分被改向的相應(yīng)部分被釋放，作為膜處理體系的至少一部分濃縮物輸出物。
27.權(quán)利要求24的方法，其中至少一個(gè)下游膜單元處理至少大部分被改向的相應(yīng)部分。
28.權(quán)利要求24的方法，其中在引導(dǎo)操作(2)中，繞開(kāi)第一和第二級(jí)至少之一中的每個(gè)膜單元。
29.權(quán)利要求24的方法，其中(ii)成立。
30.權(quán)利要求29的方法，其中另外的至少一個(gè)膜單元與所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元平行構(gòu)造，且其中另外的至少一個(gè)膜單元和所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元與公用輸入歧管連接。
31.權(quán)利要求23的方法，其中在至少一部分引導(dǎo)操作(2)期間，可以進(jìn)一步操作所述工具，以減小經(jīng)過(guò)膜處理體系的進(jìn)料流的體積流量。
32.權(quán)利要求23的方法，其中在至少一部分引導(dǎo)操作(2)期間，可以進(jìn)一步操作所述工具，以減小設(shè)置在所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元下游的可變壓力閥的節(jié)流孔尺寸以產(chǎn)生背壓，所述背壓補(bǔ)償所述被繞過(guò)的至少一個(gè)膜單元工作時(shí)產(chǎn)生的背壓的至少一部分。
33.權(quán)利要求23的方法，其中確定操作(1)包括以下子步驟確定是否滲透液流速和體積至少之一小于第一設(shè)定值；確定是否上游進(jìn)料流壓力大于第二設(shè)定值；確定是否進(jìn)料流溫度大于第三設(shè)定值；當(dāng)滲透液流速和體積至少之一小于第一設(shè)定值，上游壓力大于第二設(shè)定值，所述溫度高于第二設(shè)定值時(shí)，所述至少一個(gè)膜單元至少具有所選污損程度；以及當(dāng)滲透液流速和體積至少之一大于第一設(shè)定值，上游壓力小于第二設(shè)定值，和/或所述溫度低于第二設(shè)定值時(shí)，所述至少一個(gè)膜單元至少不具有所選污損程度。
全文摘要
本發(fā)明提供連續(xù)生產(chǎn)處理水的方法使用分級(jí)的錐形陣列膜設(shè)備(1)，通過(guò)過(guò)程－邏輯－控制(PLC)(12)級(jí)隔離和洗滌，同時(shí)設(shè)備(1)的所有其他級(jí)繼續(xù)操作。設(shè)備配備有向PLC(12)提供確定級(jí)(2)、(3)、(4)的“污損”位置和程度所需的數(shù)據(jù)的傳感器；當(dāng)級(jí)(2，3，4)被污損時(shí)，PLC(12)命令引發(fā)自動(dòng)閥門開(kāi)關(guān)(7，27－32)工序，從而a)使污損級(jí)脫離供給水處理工作狀態(tài)，b)沖洗和洗滌級(jí)，以及c)使級(jí)返回供給水處理工作狀態(tài)。在處理污損期間，供給水泵(6)產(chǎn)生各種量的膜工藝滲透液。
文檔編號(hào)B01D61/14GK1886187SQ200480034913
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者丹尼斯·H·格林, 喬治·D·皮戈?duì)査? 約翰·A·隆巴迪, 加里·J·赫伯特 申請(qǐng)人:Hw處理技術(shù)股份有限公司