專利名稱：用于冷卻塔的環(huán)境友好型復(fù)合微生物控制技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境友好型復(fù)合微生物控制，包括通過精細(xì)過濾的物理方法，所述方 法從再循環(huán)冷卻系統(tǒng)中去除營養(yǎng)物、細(xì)菌和懸浮固體，并由此顯著縮減了此前獲得類似功 效水平所需的殺生物劑消耗量和化學(xué)微生物處理程序。
背景技術(shù)：
可基于尺寸排阻(size exclusion)進(jìn)行顆粒分離。大尺寸顆粒易于通過砂濾去 除。然而，只有具有小孔徑的過濾器如膜或某些粒狀介質(zhì)才能分離膠粒、細(xì)菌、大分子、小分 子，乃至離子。膜是能夠在存在施加驅(qū)動(dòng)力的情況下根據(jù)材料理化的性質(zhì)不同而分離材料 的物理屏障(薄層)。粒狀介質(zhì)由小顆粒形成且具有小的有效孔徑。定義殺生物劑為活性物質(zhì)，以及包含一種或多種活性物質(zhì)的制劑，將其制成提供給使 用者的形式意在通過物理、化學(xué)或生物方法消滅、阻止任何有害生物體，使其無害化，預(yù)防 其作用，或?qū)ζ浒l(fā)揮控制作用。氧化型殺生物劑氧化型殺生物劑通常為非選擇性的，它們可氧化包括微生物在 內(nèi)的所有有機(jī)材料。它們氧化生物體的細(xì)胞組分，細(xì)胞壁越薄，生物體內(nèi)越易受到氧化型殺 生物劑的攻擊。因?yàn)檠趸蜌⑸飫榉沁x擇性的，所以不產(chǎn)生抗性。氧化型殺生物劑的 實(shí)例包括鹵素、活性氧源。非氧化型殺生物劑與氧化型殺生物劑不同，非氧化型殺生物劑在它們攻擊微生 物的機(jī)理方面具有選擇性。它們干擾生物體的代謝，破壞細(xì)胞壁或妨礙增殖。相對于氧化 型殺生物劑，非氧化型殺生物劑通常需要更高的濃度才能有效。在長時(shí)間使用此類殺生物 劑時(shí)，微生物會(huì)產(chǎn)生抗性/耐性，因此交替使用不同的非氧化型殺生物劑是個(gè)良好的習(xí)慣。生物分散劑和生物去污劑為具有表面活性的化學(xué)品，通常其本身并不體現(xiàn)殺生物 特性，防止微生物附著表面，且通過松動(dòng)粘液基質(zhì)來加速生物膜的脫離。精細(xì)過濾器為能夠按照材料的物理和化學(xué)性質(zhì)來分離材料的物理屏障。精細(xì)過濾 器能夠從流體中分離在幾毫米至0. Inm的部分或全部粒徑范圍內(nèi)的顆粒。 膜是能夠在施加跨膜的驅(qū)動(dòng)力的情況下，根據(jù)材料理化性質(zhì)的變化而分離材料的 物理屏障。 粒狀介質(zhì)包括在容器內(nèi)排列以形成物理屏障的顆粒，所述物理屏障能夠在材料被 動(dòng)穿過粒狀屏障時(shí)按照材料的物理和化學(xué)性質(zhì)來分離材料。粒狀介質(zhì)可為同一尺寸或各種 尺寸的混合。顆?？蔀檠趸?、無煙煤、活性碳或其它無機(jī)或有機(jī)材料。
可根據(jù)孔徑區(qū)分以下膜技術(shù)微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透(RO)。超濾(孔徑0.01-0. 1 μ m)用于截留大小為幾納米的顆粒，而采用孔徑在 0. 05-10 μ m間的多孔膜的微濾能分離大小在μ m范圍內(nèi)的顆粒。超濾和微濾是針對懸浮固體和細(xì)菌的壓力驅(qū)動(dòng)屏障，以用于制備高純水。懸浮固 體和高分子量的溶質(zhì)被截留，而水和低分子量的溶質(zhì)穿過膜。穿過膜的水和其它溶解的組 分被稱作滲透物。未穿過的組分被稱作濃縮物。根據(jù)所用膜的截留分子量(MWCO)，大分子 可被純化、分離或濃縮到任一餾分中。因?yàn)閮H有高分子量物質(zhì)被去除，所以跨膜表面的壓力差相對較低。因此，施加低壓 力即足以由UF/MF膜實(shí)現(xiàn)高流量速率(flux rates)。將膜的流量定義為在單位時(shí)間內(nèi)單位 面積膜表面所產(chǎn)生的滲透物的量。流量通常表示為升每平方米每小時(shí)(LMH)。UF和MF膜 可具有極高的流量，但在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，在約0. 1巴至4巴的工作壓力下，流量在10和 100LMH間變化。UF/MF膜組件常為板框、螺旋卷和管式結(jié)構(gòu)。所選的結(jié)構(gòu)取決于膠體材料的類型和 濃度。對于濃縮較大的溶液，使用更開放的結(jié)構(gòu)，如板框和管式結(jié)構(gòu)。在全部結(jié)構(gòu)中，最佳 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮流速、壓降、能耗、膜積垢和組件成本。已有多種不同材料被用于商業(yè)的聚合UF/MF膜，如聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚 醚砜(PES)、纖維素乙酸酯(CA)和聚偏氟乙烯(PVDF)。也使用無機(jī)膜，如陶瓷膜。超濾為應(yīng)用范圍最為廣泛的膜分離方法。其越來越多地用于飲用水處理以去除大 部分病原體和污染物，如藍(lán)氏賈第鞭毛蟲(Giardia lamblia)、隱孢子蟲(Cryptosporium oocyts)和大的細(xì)菌。然而，可溶性組分如鹽和低分子有機(jī)物質(zhì)通常不能被超濾膜截留。有多種因素能夠影響UF/TVTF系統(tǒng)的性能。1.穿過膜表面的流。滲透速率隨著穿過膜表面的液體的流速而增加。流速對含懸 浮物的液體特別關(guān)鍵。較高的流動(dòng)也意味著較高的能耗和較大的泵。增加流速也降低膜表 面的積垢。通常，最佳的流速可通過泵馬力和滲透速率增加之間的折衷來實(shí)現(xiàn)。2.工作壓力。滲透速率與施加到跨膜表面的壓力成正比。由于施加到膜組件上的 物理強(qiáng)度限制，大多數(shù)膜組件具有工作壓力極限。3.工作溫度。由于液體粘度降低，滲透物速率隨溫度增加而增加。重要地是了解 溫度對膜流量的影響，以區(qū)分溫度下降和其它因素影響導(dǎo)致的滲透降低。微濾和超濾方法在低壓差下進(jìn)行，這使其成為低能耗方法，且MF/UF從水中去除 營養(yǎng)物和細(xì)菌；冷卻系統(tǒng)生物積垢可能性減低，因此減少殺生物劑消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了以下關(guān)鍵方面1.本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供低壓差。2.本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是除去細(xì)粉粒、濁度、微粒T0C、降低生物生長的營養(yǎng)物。3.本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供高細(xì)菌去除效率。4.提供了通過反沖洗或空氣洗刷以去除積垢層的再生方法。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明描述了用于冷卻系統(tǒng)中微生物控制的方法，其中再循環(huán)流體包含殺生物劑 且通過精細(xì)過濾系統(tǒng)，其中所述再循環(huán)流體可被引至側(cè)流，隨后通過所述精細(xì)過濾系統(tǒng)。本發(fā)明的精細(xì)過濾系統(tǒng)包含孔徑為5 μ m或更小，優(yōu)選孔徑為0. 01至0. 5 μ m的 膜。本發(fā)明的精細(xì)過濾系統(tǒng)也可包含為微超濾膜的膜。這些膜可通過反沖洗所述系統(tǒng)或空 氣洗刷所述系統(tǒng)而再生。所要求保護(hù)的發(fā)明使用優(yōu)選為以下一種或多種的氧化型殺生物劑氯、次氯酸鹽、 Cio2、溴、臭氧、過氧化氫、過乙酸和過二硫酸鹽。此外，本發(fā)明可使用優(yōu)選為以下一種或 多種的非氧化型殺生物劑戊二醛、二溴次氮基丙酰胺、異噻唑啉酮(isothiazolone)、季 銨、特丁津(terbutylazine)、聚雙胍(polymeric biguanide)、二硫氰基甲烷(methylene bisthiocyanate)禾口四 甲基硫酸 舞(tetrakis hydroxymethyl pho sphonium sulphate)。所要求保護(hù)的發(fā)明也可使用以上所列優(yōu)選實(shí)例中的氧化型殺生物劑和非氧化 型殺生物劑的混合物。實(shí)施例通過參照以下實(shí)施例可更好地理解上文的內(nèi)容，以下實(shí)施例意在說明用于進(jìn)行本 發(fā)明的方法而非意在限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)理解對本文所述優(yōu)選實(shí)施方式的各種變化和修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易 見的?？蓪?shí)施所述這些變化和修改而不背離本發(fā)明精神和范圍且不減少其優(yōu)點(diǎn)。因此，認(rèn) 為所述這些變化和修改也落入所附權(quán)利要求的范圍。在存在和缺少物理方法的試驗(yàn)級冷卻塔(PCT)中進(jìn)行微生物控制、殺生物劑使 用，由于尺寸排阻，膜過濾(超濾)去除了尺寸大于0. OlDm的顆粒物質(zhì)，包括細(xì)菌。超濾設(shè)備超濾設(shè)備從Norit BV租借。單元和膜的主要特性顯示在附件中。此單元包括罐 (體積251)，水在所述罐中濃縮。液面控制器控制罐中水的液面。借助于泵POl將從罐中 的水泵過膜。濃縮物穿過冷卻系統(tǒng)并隨后返回值儲存罐。滲透物被加入到冷卻塔的池中。為了防止膜積垢，流過膜的最低流速為2米/秒。通過打開或關(guān)閉閥門Vl和V2 來調(diào)節(jié)流動(dòng)。閥門Vl和V2從不完全關(guān)閉。此外，根據(jù)提供商的說明書，Pl中的進(jìn)料壓力 流不大于1巴(使膜破裂)。在首次使用后，絕不應(yīng)使膜變干(總保持膜濕潤)。錯(cuò)流式膜(cross-flow membrane)為8mm中空纖維，從里向外過濾。試驗(yàn)級單元 初始裝配有2個(gè)膜組件，每個(gè)膜組件的表面為0. 15m2，總膜表面為0. 3m2。為啟動(dòng)進(jìn)行的UF膜清潔當(dāng)使用新膜時(shí)，首先將保持膜濕潤的甘油和殺生物劑沖洗掉(以防止可降解的 COD作為額外的食物源進(jìn)入冷卻塔)。根據(jù)提供商(Norit)的推薦將罐1(見

圖1)裝滿DI 水并進(jìn)行跨膜再循環(huán)。在30分鐘后，將水排干。此步驟重復(fù)至少3次。最后將系統(tǒng)排干， 將閥門nr 301關(guān)閉并在罐nr 301內(nèi)裝滿來自PCT池的水，而將滲透物再次引入PCT池中。帶有和沒有膜設(shè)備的試驗(yàn)級冷卻塔(PCT)測試使用具有相關(guān)裝備的Nalco標(biāo)準(zhǔn)PCT裝置進(jìn)行冷卻水復(fù)合物理/化學(xué)微生物處理 性能測試。池的體積為200L。作為基線，向池中加入25L的額外罐，以模擬使用UF設(shè)備時(shí) 的罐1。與罐1類似，將罐1加熱至30°C。
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PCT測試使用金屬管進(jìn)行。全部管在完全脫脂后投入 使用，而無需任何預(yù)鈍化。測 試中也包括試樣。PCT測試開始的前12小時(shí)不進(jìn)行加熱以允許初始腐蝕反應(yīng)停止。在此之 后，按照表3中的描述進(jìn)行加熱。測試隨經(jīng)循環(huán)的水啟動(dòng)?；贜alco Trasar技術(shù)，加入 冷卻水處理3DT165的產(chǎn)品。當(dāng)未使用膜單元時(shí)，通過基于導(dǎo)電率設(shè)定值的3DTraSar控制 泄料(blow-down)。當(dāng)UF單元運(yùn)行時(shí)，使用泵手動(dòng)設(shè)置泄料，且每天一次從罐1中去除濃縮物。泄料 的總體積等于通過3DT單元控制的泄料。向PCT接種培養(yǎng)的細(xì)菌(假單胞菌(Pseudonomas))以達(dá)到約105cfu/mL的微生 物水平。接種在每個(gè)測試開始時(shí)進(jìn)行。以0.01g/L/天的速度將液體營養(yǎng)物(營養(yǎng)物肉湯 4g/L，供應(yīng)商Oxio)連續(xù)加入至系統(tǒng)。使用次溴酸鹽進(jìn)行微生物控制。殺生物劑的劑量基 于ORP控制進(jìn)行。使用ICP檢測補(bǔ)充水(Make-up water)的化學(xué)性質(zhì)。每天使用現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)方法分析 或確認(rèn)再循環(huán)冷卻水的相關(guān)參數(shù)。按常規(guī)測試以下參數(shù)PH、M-堿度、導(dǎo)電率、鈣和總硬度、 正磷酸鹽、總磷酸鹽和聚合物水平。PCT 超濾將UF單元安裝在PCT池中。將來自于池的水連續(xù)加入U(xiǎn)F單元的罐1中。使用液 面控制器保持罐中的水的液面恒定。泵P02以每小時(shí)1. 4L的體積連續(xù)去除泄料，并以每天 IOL去除來自罐1的濃縮物。將滲透物再次引入到池中。將滲透物流保持在每小時(shí)20-25L。 當(dāng)滲透物流動(dòng)比初始值降低約15 %時(shí)，進(jìn)行清潔步驟。UF單元清潔步驟在案例1期間，每天清潔UF單元。對案例2也進(jìn)行相同步驟，區(qū)別在于清潔步驟 僅在滲透物流動(dòng)比初始值降低小于15%時(shí)才進(jìn)行。首先，關(guān)閉給水，同時(shí)使?jié)B透物進(jìn)入冷卻 塔池。當(dāng)濃縮物的體積為約IOL時(shí)，將滲透物管從池中取出，并引入罐中。將濃縮物取出并 置于排水管。罐裝入DI水、生物去污劑和殺生物劑(次氯酸鹽)，并根據(jù)提供商(Norit)的 推薦再循環(huán)。將滲透的水和再循環(huán)的水保持在罐中。在30分鐘后，將泵停止并將水排干。 在系統(tǒng)中加入清潔的DI并使其跨UF膜再循環(huán)。此步驟重復(fù)至少3次。最后將系統(tǒng)排干， 將閥門nr 301關(guān)閉并在罐nr. 1內(nèi)裝滿來自池的水，且將滲透物再次引入PCT池中。實(shí)施例1ORP 260mV
權(quán)利要求
一種用于冷卻系統(tǒng)中微生物控制的方法，其中再循環(huán)流體包含殺生物劑且通過精細(xì)過濾系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述再循環(huán)流體被引至側(cè)流，隨后通過所述精細(xì)過 濾系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述精細(xì)過濾系統(tǒng)包括孔徑為5μπι或更小的膜。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述精細(xì)過濾系統(tǒng)包括孔徑為0.01至0. 10 μ m的膜。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述精細(xì)過濾系統(tǒng)包括為微超濾膜的膜。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反沖洗所述精細(xì)過濾系統(tǒng)以再生所述膜。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中空氣洗刷所述精細(xì)過濾系統(tǒng)以再生所述膜。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述殺生物劑為氧化型殺生物劑。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述氧化型殺生物劑為以下一種或多種氯、次氯酸 鹽、ClO2、溴、臭氧、過氧化氫、過乙酸和過二硫酸鹽。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述殺生物劑為非氧化型殺生物劑。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述非氧化型殺生物劑為以下一種或多種戊二 醛、二溴次氮基丙酰胺、異噻唑啉酮、季銨、特丁津、聚雙胍、二硫氰基甲烷和四羥甲基硫酸 磷。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述殺生物劑為氧化型殺生物劑和非氧化型殺生 物劑的混合物。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述殺生物劑為以下一種或多種氯、次氯酸鹽、 Cio2、溴、臭氧、過氧化氫、含氧殺生物劑、過乙酸、過二硫酸鹽、戊二醛、二溴次氮基丙酰胺、 異噻唑啉酮、季銨、特丁津、聚雙胍、二硫氰基甲烷和四羥甲基硫酸磷。
14.一種用于冷卻系統(tǒng)中微生物控制的方法，其中再循環(huán)流體包含氧化型，或非氧化 型殺生物劑，或氧化型和非氧化型殺生物劑的混合物，且所述再循環(huán)流體通過包括孔徑為 5 μ m或更小的膜的精細(xì)過濾系統(tǒng)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述精細(xì)過濾系統(tǒng)包括為微超濾膜的膜。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中反沖洗所述精細(xì)過濾系統(tǒng)以再生所述膜。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中空氣洗刷所述精細(xì)過濾系統(tǒng)以再生所述膜。
全文摘要
本發(fā)明為環(huán)境友好型復(fù)合微生物控制方法，包括通過精細(xì)過濾的物理方法，所述方法從開放式再循環(huán)冷卻系統(tǒng)中去除營養(yǎng)物、細(xì)菌和懸浮固體。所述方法用于冷卻系統(tǒng)中的微生物控制，其中再循環(huán)流體包含氧化型或非氧化型殺生物劑，或氧化型和非氧化型殺生物劑的混合物，且通過精細(xì)過濾系統(tǒng)，導(dǎo)致微生物物質(zhì)、懸浮固體和營養(yǎng)物的降低。
文檔編號B01D37/04GK101983176SQ200980112021
公開日2011年3月2日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者緬諾·J·t·范哈斯特爾雷希特, 羅伯特·L·韋特格羅夫, 耶羅·A·科佩斯, 阿納瑪麗安娜·烏爾梅尼 申請人:納爾科公司