JP6258877B2 - 工業用水システムの処理方法 - Google Patents
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Description
少なくとも一種類の処理用化学物質の投入を制御する装置であって、少なくとも一つのセンサと、プロトコルを実施する電子的入出力デバイスとを備えるという装置を配備する段階;
上記少なくとも一つのセンサを用いて上記工業用水システムのパラメータを測定する段階;
測定されたパラメータを上記電子的デバイスに対して伝達する段階;
上記測定されたパラメータに基づいて上記プロトコルを調節する段階;
調節されたプロトコルに従い、活性成分を備える濃縮済み処理用化学物質を上記工業用水システムの流れ内へと投入する段階であって、上記活性成分は必要に応じて追跡されると共に所定濃度を有するという段階;
上記測定段階、調節段階及び投入段階を反復する段階;及び、
n個のパラメータ、n種類の活性成分、及び/または、n種類の濃縮済み処理用化学物質に対し、上記各段階を選択的に反復する段階。
本特許出願の為に、以下の語句は下記の定義を有している。
以下の各範例は、当面における本発明の幾つかの実施例及び見地を当業者に例示することが意味される。これらの範例は、許可された請求項の有効範囲を超えて制限的であると解釈されるべきでない。各範例は本質的に先見的であると共に、当業者であれば、任意の単一の範例において記述された特徴は、必要に応じて他の各範例の内の任意の範例に取入れられ得ることを理解し得よう。
第1の範例は、所定のバッチに対して所定の組成にて保持容器槽内で配合された一群の種々の活性物から構成された添加剤パッケージの注入を例証している。該添加剤パッケージが一旦作成されたなら、それは次に、プロセス流内へと供与され得る。上記添加剤パッケージの組成は、上記保持容器槽に対して供与される個々の活性物を制御することにより、配合段階の間において調節される。図1には、n構成成分投入システムに対する概略的なレイアウトが示される。配合物を組成決定する上で使用される各濃縮活性物は、容器100、101、102、及び、n個の容器103により、相互から隔離される。各容器は、濃縮活性物と化学的に適合する硬質壁、または、例えばポリマ・バッグなどの柔軟物のいずれかである任意の適切な材料であり得る。各容器はモジュール式とされることで、ユーザが、同一のもしくは異なる活性構成成分を備えた容器を取り外し且つ交換することで、添加剤パッケージの組成において更なる融通性を実現することが許容され得る。配合物は、流体供与デバイス105を用いて投入ライン104を通して上記容器から制御された量の活性物を抽出することにより作成される。使用される流体供与デバイス105は、限定的なものとしてで無く、機械的な圧送、ベンチュリ注入器、重力送給、または、容器の直接的な加圧、ブラダ(bladder)システム、もしくは、漸進的なキャビティ排出の如き排出方法などの、液体に対して典型的に使用される任意の技術によるものであり得る。
先の範例において、複数構成成分の監視は、異なる励起光源波長と検出チャネルとを有する蛍光光度計を必要としている。本発明の代替的な手法は、種々の活性構成成分を加える順次的な段階の間に、一種類の構成成分からの蛍光の監視に基づいている。例えば、表1に列挙された添加剤パッケージを構成すべく、1.0リットルの配合物を作成するために、表2に列挙された各段階が辿られ得る。基底の蛍光信号としてTHSPを用い、上記添加剤パッケージは、THSP信号の変化を測定することにより構成される。THSPは最初は高度に濃縮されるので、蛍光信号は、二分岐された光ファイバ・プローブを用いて収集されて積分された強度に対し、図3に示された如く非線形である。この範例に対し、一方の光ファイバ分岐部は、該ファイバを通して伝搬する365nmの励起光であって、流体内に浸漬された上記プローブを出射するという励起光を供給する。上記プローブを出射した光はTHSP分子を励起し、プローブ先端において収集される蛍光放出に帰着し、該プローブ先端においては、一本のファイバ(または複数本のファイバの束)が、上記放出光を、分析のために分光計へと搬送する。高濃度の溶液に対して存在する消失効果及び自己吸収の故に、積分された蛍光スペクトルは、水中におけるTHSP濃度の範囲に対し、図3に示された如く、非線形の挙動を示す。故に、濃度範囲は、蛍光応答が濃度変化に感応的であるところで選択されるべきである。
本発明の第3の見地は、例えば、濃縮活性物に配合されたPTSAなどの二次的な蛍光団構成成分の蛍光を監視することにより、上記保持タンクに対して加えられる活性物の量を監視かつ制御することである。蛍光光度計116(図1)により監視されるPTSAからの蛍光は、活性物濃度に対する測定基準を提供する、と言うのも、活性物に対するPTSAの割合が既知だからである。例えば、表1における添加剤パッケージを構成するために、上記保持タンクに対しては先ず、付加的な希釈水と共に、PTSAにより追跡されるHEDPが加えられることで、完成された添加剤パッケージに対する目標の11%値のHEDP濃度を表す基底の蛍光信号カウントが設定され得る。その後、次続的な各活性物の濃度の制御は、各濃縮活性物に対してPTSAを選択的に添加して、または、添加せずに行われる。この場合、もし添加される第2の活性物が、PTSAなしのTHSPであるなら、PTSA監視に対して調節された蛍光光度計を用いて測定される信号は変化する。濃度レベルに依存する減衰または利得の量は、添加されたTHSPの量に正比例する。次に、添加されたPTSAを備えた第3の活性物、すなわちTTを加えると、比例量だけ増大する蛍光信号に帰着する。特定の活性物に対してPTSAを選択的に含めると、配合物濃度を制御する測定感受性を高める手段が提供される。この場合、TTの濃度はHEDP及びTHSPに対して小さいことから、TTと共にPTSAを添加すると、配合物に対する添加及び希釈の効果の増幅が助力される。上記添加剤配合物を作成する上で種々の段階にて添加されるPTSAの添加量は制御され得ることから、添加剤配合物における最終的な濃度は、プロセスに対する添加剤の回分供与量制御のために不活性の追跡用染料として使用される有効範囲内である。
本発明の第4の見地は、例えば、酸及び塩基などの相溶的な化学物質に従いグループ化されて図4に示された如き複数の混合タンク内へと各化学物質を供与すること、または、複数の構成成分を反応させて一つの新たな活性物を生成することである。図4に示された範例においては、2つの群の濃縮活性物が示される。但し、該手法は、n種類の濃縮化学物質の投入デバイスを備えたn個の容器へと拡張可能である。濃縮活性物の化学物質供与は、供与デバイス305を用いて容器306内へと流体を搬送する段階を包含する。供与された流体の濃度は、活性構成成分の、または、既知濃度の濃縮活性物に対して添加された不活性の蛍光団の、直接的な蛍光監視により監視され得る。各混合タンクに対して専用の蛍光光度計ポンプ314が使用され得るか、または、図4に示された如く、非分散性もしくは分散性のいずれかである複数のチャネルを備えた単一の蛍光光度計が、活性物濃度を測定し得る。単一の蛍光光度計を用いて活性物配合物の濃度を監視するためには、各容器間でサンプル流を切換える必要がある。図4に示された配置構成に対し、2つのタンク306間におけるサンプル切換えは、ソレノイド・バルブ315の制御により行われ、図示内容においては、数個の該バルブが示される。
本発明の第5の見地は、濃縮活性物をプロセス流または貯溜容器内へと直接的に注入することである。図5においては、n構成成分システムに対する直接注入のための配置構成が示される。この範例において、濃縮活性物は、保持容器400、401、402及びn種類の構成成分403から同時的に又は個々の時点にて液体を吸引することにより、プロセス流内へと注入される。プロセスに対する活性物の回分供与は、プロセス流406に対して活性物を投入する流体供与デバイス405を用いて、上記容器から投入ライン404を通して制御量の活性物を吸引することにより行われる。使用される流体供与デバイス405は限定的なものとしてで無く、機械的な圧送、ベンチュリ注入器、重力送給、または、容器の直接的な加圧、ブラダ・システム、もしくは、漸進的なキャビティ排出の如き排出方法などの、液体に対して典型的に使用される任意の技術によるものであり得る。上記直接注入はまた、液体流中への固体の投入ともされ得る。注入箇所は、図5に示された如く共通のプロセス流上、夫々異なるプロセス流上、又は、同一のプロセス流上の種々の箇所とされ得る。更に、多重ポート選択バルブ、多重取入口ベンチュリ、または、マニフォルド及びソレノイド・バルブの組み合わせの如き様々な方法を用い、種々の活性物の添加に対して単一の注入箇所が共有され得る。複数の箇所における添加剤注入制御は、各添加剤の割合が制御可能であるなら、同時に行われ得る。代替的に、添加剤注入は、例えば構成成分1の注入に構成成分2が追随するなどの時限シーケンスであって、その場合、注入される活性物の順序は変更されもしくは固定され得るという時限シーケンスで行われ得る。活性物注入はまた、プロセス要求内容に基づいても制御され得る。例えば、プロセス中へと注入される特定の活性物の頻度及び量は、プロセスの動作条件及び送給特性に依存して変更され得る。注入される活性物の頻度及び量の制御は、上記供与システムを最適化プロトコルに結合することにより行われる。
本発明の第6の見地は、各化学物質を保持容器槽内へと供与して添加剤パッケージを作成し、該添加剤パッケージを収容する上記保持容器槽を使用箇所へと搬送し、且つ、該使用箇所にて上記保持容器槽から添加剤パッケージを供与することである。この場合、上記保持容器槽は、化学物質供与システムにおいて作成された添加剤パッケージが、供与のためにプロセスまたは配分システムまで搬送される様に、移動可能である。上記添加剤パッケージを作成するためには、上述された投入システムまたは方法の内の任意のものが使用され得る。この手法は、製造工場が、同一のもしくは異なる濃度を有する類似した一群の構成成分を用いる複数の単位操作を提供する場合に使用され得る。例えば、当該製造工場の設備の全体にわたり分布された数個の水冷却塔を有する製造工場は、アゾール、分散性ポリマ、正リン酸塩、及び、ホスホノブタン・トリカルボン酸から成る共通の構成成分を備えた添加剤パッケージを使用し得る。これらの主要構成成分は、各冷却塔に対して共通であり得るが、濃度は異なり得る。また、各塔に対する最適な添加剤パッケージは、塔の経年変化、構成材料、動作条件など、ならびに、送給速度の故に、異なり得る。添加剤パッケージの保持容器槽のサイズ設定は、プロセスの送給速度と、可変性、すなわち、最適な性能を維持するために添加剤パッケージの構成成分の濃度を調節するために必要とされる頻度とに依存する。最適な添加剤配合物の濃度は、所定の塔もしくは所定群の動作条件に対してコントローラへと事前プログラムされ、または、ユーザにより手動的に入力され、または、プロセス動作条件及び送給入力特性に関して収集された情報に基づいて調節されるべく自動化され得る。
Claims (13)
- 工業用水システムの処理を制御する方法であって、
プロトコルを実施するように構成された電子的入出力デバイスに作動可能に接続された第1のセンサを使用して前記工業用水システムの第1のパラメータを測定する測定段階と、
測定された前記第1のパラメータを前記電子的入出力デバイスに対して伝達する伝達段階と、
測定された前記第1のパラメータに基づいて前記プロトコルを調節する調節段階と、
前記電子的入出力デバイスに作動可能に接続された第2のセンサを使用して前記工業用水システムの第2のパラメータを測定する測定段階と、
測定された前記第2のパラメータを前記電子的入出力デバイスに対して伝達する伝達段階と、
測定された前記第2のパラメータに基づいて前記プロトコルを調節する調節段階と、
少なくとも2つの活性成分であって各々が所定濃度を有し必要に応じて追跡される少なくとも2つの活性成分を希釈して配合することにより、調節された前記プロトコルに従い、希釈された処理用化学物質を自動的に生成する生成段階と、
調節された前記プロトコルに従い、希釈された処理用化学物質を前記工業用水システムの流れ内へと投入する投入段階と、
前記測定段階、前記伝達段階及び各パラメータに合せた前記調節段階、自動的な前記生成段階、前記投入段階を反復し、よって、前記工業用水システムの処理を制御する、方法。 - 前記工業用水システムは、冷却塔の用水システム、石油坑、ダウンホール形成、地熱井戸、ボイラ・システム、熱水システム、鉱物プロセス用水、製紙プロセス、黒液蒸発器、ガス洗浄器、空気清浄器、連続鋳造プロセス、空気調節システム、冷蔵システム、低温殺菌プロセス、水の再利用システム、水の精製システム、膜濾過式の用水システム、食品処理流、及び、廃水処理システムから成る群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のセンサは、蛍光測定センサ、分光蛍光測定センサ、光学吸収分光センサ、光学的ラマン分光センサ、腐食センサ、導電率センサ、pHセンサ、温度センサ、重量センサ、流量センサ、荷重計、レベル検出器、濁度センサ、電気的センサ、電気化学的センサ、音響的センサから成る群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のパラメータは、腐食速度、スケール形成速度、析出速度、熱伝達速度、冷却塔の効率、化学物質の濃度、濃縮のサイクル、懸濁固形物の測定値、溶解固形物の測定値、微生物学的な活性率、化学的な活性率、プロセス性能パラメータ、生成物性能パラメータから成る群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記希釈された処理用化学物質は、前記投入段階までの流れの途中で自動的に生成される、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの活性成分の少なくとも1つは、希釈前は固体である、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの活性成分の少なくとも1つは、希釈前は液体である、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの活性成分の少なくとも1つは、希釈前は染料により追跡される、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの活性成分の少なくとも1つは、蛍光部分によりタグ付けされたポリマである、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの活性成分の少なくとも1つは、蛍光性である、請求項1に記載の方法。
- 前記希釈された処理用化学物質は、前記工業用水システムの流れ内へと投入される前に、モジュール式投入システム内に配備される、請求項1に記載の方法。
- 前記第2のセンサは、蛍光測定センサ、分光蛍光測定センサ、光学吸収分光センサ、光学的ラマン分光センサ、腐食センサ、導電率センサ、pHセンサ、温度センサ、重量センサ、流量センサ、荷重計、レベル検出器、濁度センサ、電気的センサ、電気化学的センサ、音響的センサから成る群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記第2のパラメータは、腐食速度、スケール形成速度、析出速度、熱伝達速度、冷却塔の効率、化学物質の濃度、濃縮のサイクル、懸濁固形物の測定値、溶解固形物の測定値、微生物学的な活性率、化学的な活性率、プロセス性能パラメータ、生成物性能パラメータから成る群から選択される、請求項1に記載の方法。
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