TW201311330A - 維持製程流內水品質的方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示並且主張一種自製程流中移除污染物或穩定該製程流中之系統參數的方法。該方法包括提供一種與控制器連通之過濾系統，其中在該製程流之系統參數在高於上臨限值及/或低於下臨限值內時，該控制器可操作地自動起始自該製程流向該過濾系統中之流動；及啟動該過濾系統，其中該流動包含通過該過濾系統之流速且該控制器可操作地調節該流速。

Description

維持製程流內水品質的方法

本發明大體上係關於移除製程流中之污染物或穩定製程流中之製程參數的自動或半自動方法。更特定言之，本發明係關於一種自動或半自動過濾系統，可操作地啟動及停用該過濾系統以經由其轉移製程流。

工業水系統中之污染為無數製程中熟知且主要的問題。鍋爐、熱水加熱器、熱交換器、蒸汽產生器、核動力電系統、燃機及柴油機冷卻劑系統、蒸發器系統、熱除鹽系統、造紙操作、醱酵製程、壓艙水、游輪灰水(cruise ship gray water)及其類似物為受多種污染影響之水系統類型的抽樣。作為實際的空氣洗滌器，蒸發冷卻塔尤其易受污染。

由於冷卻製程，冷卻塔將空氣污染物沖洗至水相中。舉例而言，此等污染物可最終沈積於熱交換器表面上，因此減少熱傳遞。該等污染物之實例可為顆粒物質、有機及無機污染物、油類、製程污染物及其類似物。除該等污染物之外，微生物亦設法進入水系統中。冷卻水中之懸浮物質為微生物提供可容易得到的食物來源以維持生存及繁殖。已充分確定，無機、有機及微生物沈積物之存在一般對工業或非工業水系統的操作參數具有有害影響，造成效率降低及操作成本增加。

過濾系統通常用於部分移除此等顆粒污染物且防止其 達到可能會不利地影響有效系統操作的含量。大部分目前用於自工業水系統中移除懸浮固體的過濾系統為視裝置之複雜性而具有不同投資成本的側流裝置。一種常用方法涉及在再循環泵下游系統中抽取一定量的水(例如通常為冷卻塔中之再循環速率的預定百分比)，接著藉助於增壓泵使經過濾之水返回系統中。替代方法為使經過濾之水直接返回塔池、補給水儲集器等而無需額外抽汲。一般而言，僅極小(2%至4%)百分比之再循環水被吸入測流中，此係因為較大體積可能會導致可能影響熱交換器之效率的顯著壓降或流速下降之故。

基於砂或基於薄膜之常用過濾裝置經設計以在恆定濾液流量下工作。一般而言，藉由增加所施加之壓力來使濾液流量維持恆定，而與可能發生之任何結垢無關。通常，所施加壓力之差異或輸入壓力與輸出壓力之間的差異可為反沖洗過濾裝置之觸發因素。使用冷卻系統之再循環速率來計算所需側流過濾單元之尺寸。一般而言，冷卻系統為大體積製程且使整個體積通過側流過濾器裝置將需要不切實際而又昂貴的極大過濾單元。然而，某些小體積系統及直流系統(諸如灌溉系統)可處理通過側流過濾裝置的總體積。舉例而言，在自動過濾系統中，顆粒碎片之移除典型地導致通過單元之流量減少，且該系統將進行「反洗(backwash)」式沖洗以移除所收集之碎片並且將其送至廢料流中。系統污染之高峰將使過濾裝置之結垢增加，且將直接導致反洗頻率增加。高度污染的系統可能需要較大過濾 單元或較大過濾介質或一系列過濾裝置以保持系統清潔。

因此，工業上需要可減少製程流中之污染並且控制製程流中之系統參數的經改良而且更有效的方法之。除保持水系統更清潔且維持製程設備之操作效率之外，若干可調節且可持續型驅動器需要減少製程流內之污染物。舉例而言，已增加調節壓力以減少水及化學品之使用，且排放法規日趨嚴格。側流過濾裝置已涉及減少某些化學品(例如氧化性殺生物劑)之使用，此又會對環境足跡(environmental footprint)及自設施中排放造成影響。

本發明因此提供一種自製程流中移除污染物或穩定製程流中之系統參數的新穎方法。在一個態樣中，該方法包括提供一種與控制器連通之過濾系統，其中在該製程流之該系統參數高於上臨限值及/或低於下臨限值(例如在某一範圍或預定範圍之外)時，該控制器可操作地自動起始自製程流向過濾系統中之流動；及啟動該過濾系統，其中該流動包含通過該過濾系統之流速且該控制器可操作地調節該流速。

本發明之一個優點為提供一種減少製程流中之污染的方法，該方法亦減少對施予製程流之化學品之需要。

本發明之另一優點為提供一種隨任何過濾系統之入口水品質變化來控制入口水流速之方法。

本發明之另一優點為提供一種自製程流中移除污染物 以對抗歸因於污染問題之液體品質變化且改良水性或非水性流體系統之效率及安全性的方法。

本發明之一個優點為提供一種在入口水品質參數在設定界限之外時使用隨需過濾裝置(on-demand filtration device)的方法。

本發明之又一優點為提供一種藉由隨入口水品質變化而調節所需入口水流速來降低過濾系統之總能量消耗的方法。

本發明之額外優點為提供一種監測、預測及顯示製程液體之變化及側流裝置之操作效能的方法。

本發明之另一個優點為提供一種可在任一參數超過設定值時由於製程液體之變化而觸發警報的方法。

此外，本發明之一個優點為提供一種不具裝置特定性而是適用於任何類型側流過濾裝置的方法。

上文相當寬泛地概述本發明之特徵及技術優點，以便可更充分地理解以下【實施方式】。下文中將描述本發明之其他特徵及優點，該等特徵及優點形成本發明申請專利範圍之標的。熟習此項技術者應瞭解，所揭示之概念及特定具體實例可容易地用作修改或設計用於實現相同本發明目的之其他具體實例的基礎。熟習此項技術者亦應認識到，該等等效具體實例不背離如所附申請專利範圍所闡述之本發明之精神及範疇。

在多個具體實例中，使用控制器來實施本發明之方法。控制器較佳與本發明之過濾系統連通且可操作地接收並處理自本文所述之各種組件(例如製程參數感測器、過濾速率感測器等)接收之資訊。控制器進一步可操作地部分或完全執行本文所述之本發明方法的任何或所有步驟。「控制器」係指具有諸如處理器、記憶體裝置、數位儲存媒體、陰極射線管、液晶顯示器、電漿顯示器、觸控式螢幕或其他監測器之組件及/或其他組件的電子裝置。在一個具體實例中，控制器包括指導使用者、為使用者提供提示或為使用者提供關於本發明方法之任何部分之資訊的交互式介面。該資訊可包括例如建立校正模型、資料收集、資料趨勢、管理所得資料集等。在一個具體實例中，控制器包括以無線方式或經由硬線連接向另一外部裝置(諸如電腦或資料儲存系統)傳輸所接收及/或經處理之資料的能力。

控制器較佳可操作地與一或多個專用積體電路、程式、電腦可執行指令或演算法、一或多個硬線連接之裝置、無線裝置及/或一或多個機械裝置整合及/或連通。此外，控制器可操作地整合由製程及過濾參數及用於實施本發明之其他資料所產生的反饋、前饋或預測迴路。一些或所有控制器系統功能可位於中心位置，諸如網路伺服器，以便經區域網路、廣域網路、無線網路、商際網路、網際網路、微波鏈路、紅外鏈路、其類似物及該等鏈路或其他適合鏈路之任何組合進行通信。另外，可包括其他組件，諸如信號調節器或系統監測器，以有助於信號傳輸及信號處理演 算法。

在一個具體實例中，控制器以半自動或全自動方式可操作地實施本發明之方法。在另一具體實例中，控制器以手動或半手動方式可操作地實施該方法。

除製程參數及過濾資料之外，舉例而言，實施本發明之方法期間所收集之資料集可包括其他變數或系統參數，諸如氧化還原電位、pH值、某些化學品或離子之含量(例如憑經驗確定、以自動、螢光、電化學、比色方式測定、直接量測、計算等)、溫度、濁度、粒子計數、粒子體積、壓力、製程流流速、溶解或懸浮之固體、其類似物及其任何組合。該等系統參數典型地用任何類型之適合資料量測/感測/擷取設備，諸如pH值感測器、氧化還原電位(ORP)探針、離子分析器、溫度感測器、熱電偶、壓力感測器、腐蝕探針及/或任何其他適合裝置或方法來量測。該等資料擷取設備較佳與控制器連通，且根據替代具體實例，可具有控制器所賦予之先進功能(包括本文所述之控制演算法的任何部分)。在一個具體實例中，控制器可接收來自另一控制器，例如可併入個別感測器或一組感測器且可將資料個別或全體傳達至該控制器之獨立控制器或主要DCS平台(資料收集系統)的製程資訊或資料。

所量測參數或信號向使用者、化學品泵、警報器或其他系統組件之資料傳輸可使用任何適當裝置(諸如有線或無線網路、電纜、數位用戶線、網際網路等)來實現。可使用任何適合介面標準物，諸如乙太網路介面、無線介面 (例如IEEE 802.11a/b/g/n、802.16、藍牙(Bluetooth)、光學、紅外、其他射頻、任何其他適合無線資料傳輸方法及上述方法之任何組合)、通用串列匯流排、電話網路、其類似物及該等介面/連接之組合。如本文所用，術語「網路(network)」涵蓋所有此等資料傳輸方法。任何本文所述組件、裝置、感測器等均可使用上述或其他適合介面或連接而彼此連接及/或連接至控制器。

在一個具體實例中，自系統接收資訊(泛指由本發明方法產生之所有輸入或輸出)且存檔。在另一具體實例中，該資訊根據時間表或時程進行處理。在另一具體實例中，該資訊立即以即時/實質上即時方式進行處理。該即時接收亦可包括例如電腦網路上之「流資料(streaming data)」。

在具體實例中，本發明之方法包含可個別、全體、依序或同時確定在預定範圍內或不在預定範圍內、高於臨限值或低於臨限值的複數個系統參數。

在具體實例中，預定範圍及臨限值與各系統參數無關。

本發明為一種用於維持製程流中之水品質的隨需系統的新穎方法。應瞭解，本發明適用於工業或非工業水系統(包括工業或非工業製程中所使用之任何流體系統)中的多種製程流。在具體實例中，本發明之方法適用於工業水系統。典型地，工業水系統涉及用於製造產物或參與製造製程的製程，以便可進行化學、機械及生物製程以在製程中達到所需結果。具有製程水之製程流包括蒸發冷卻塔、鍋爐、鍋爐冷凝物、巴氏殺菌器、熱水加熱器、熱交換器、 蒸汽產生器、核動力電系統、燃機及柴油機冷卻劑系統、蒸發器系統、熱除鹽系統、造紙操作、醱酵製程、清潔及沖洗水、再循環廢水、壓艙水、游輪灰水及其類似物為受多種污染影響之水系統類型的抽樣。

在具體實例中，在製程流包含實質上非水性流體的情況下，本發明之方法適用、適宜、有益且有用。該非水系統可包括所產生之產物，例如萃取或產生之油，且所述發明可用於有效移除任何懸浮物質、修正其他製程或系統參數或有助於去乳化或其他精煉方法以改良產物品質。在另一實施例中，非水系統將為製程整合系統，諸如用於不同工業設備(諸如用於傳送鏈潤滑或泵潤滑)之潤滑油。所述發明之應用將為例如用於移除以污染物形式存在之懸浮固體且改良非水系統之效能並且降低對系統之壓力。此應用可為製程中或以遠端再循環模式。在又一實施例中，經再循環以進一步處理(諸如烹調油再循環)從而進一步產生生物燃料的非水系統將為所述發明的適合應用。

在具體實例中，本發明在非工業製程流中適用、適宜、有益且有用。該非工業系統之實例包括諸如醫院、辦公建築、大學、居住建築等之公共機構環境中的飲用水或非飲用水系統。飲用水系統之來源可為都市供給、井水或另一適合來源，諸如河或湖。來水在使用前可經歷處理製程且所述發明將用作處理製程之一部分以便自水系統中移除懸浮物質或修正其他製程或系統參數。在另一實施例中，所述發明對於諸如游泳池、溫泉、熱水浴池等之非工業水系 統可能不可或缺且將有益於該等非工業水系統。在又一實施例中，所述發明將為對於跨越工業及非工業定義內之應用不可或缺而有益之應用。此類應用之實例將為可收集雨水徑流，接著進行處理，此後用作飲用水或用於工業應用。在此實例中，來水之品質可能且將顯著不同，且所述發明對可有效移除懸浮固體之製程將具有顯著影響。在又一實施例中，可收集『灰水』(其為由於人類活動(例如盥洗、淋浴等)而產生的水)且再循環，即作為飲用水或者用於工業或非工業應用。在此等實例中，在替代具體實例中可收集水並且當場或在遠端位置進行處理，接著進行再傳遞。

在具體實例中，該方法包含基於任何指定水系統之系統需要將製程流去污或穩定製程流中之製程參數。在一個態樣中，自動隨經過濾之水的品質變化實施本發明。經過濾之水的品質且今後之過濾需求典型地藉由監測一或多個系統參數來確定。常用系統參數可為直接量測值或計算值，且包括(但不限於)氧化還原電位、pH值、某些化學品或離子之含量、結垢指數(FI)、饋料結垢指數(FFI)、溫度、濁度、壓力、製程流流速、溶解或懸浮之固體及其任何組合。在具體實例中，監測某些操作參數亦可單獨或與其他系統參數組合使用。操作參數包括(但不限於)氧化性殺生物劑泵之操作/投配速率、殺生物劑之在線監測(例如作為自由氯量測之殘餘殺生物劑)、監測微生物活性、過濾裝置之反洗頻率(例如作為自由氯量測之殘餘殺生物劑)、生物指示器信號及其組合。

在具體實例中，流速可為至少一個系統參數或複數個不同的系統參數之函數。在具體實例中，流速可為至少一個系統參數或複數個不同的系統參數之數學導數的函數。

通常針對若干不同參數(例如濁度、氧化還原電位、pH值等)監測冷卻水或製程水之品質以確保最佳操作效能。可利用相同參數以使本發明隨需過濾系統之製程自動化。舉例而言，可藉由使用濁度感測器及/或結垢監測器及/或藉由監測微生物活性(此參數可控制或可不控制向系統中添加殺生物劑)來監測水品質。另外，可記錄基於差壓或基於時間之過濾裝置反洗頻率且用作水品質之量度。

在一個具體實例中，根據經一段時間後，少量經過濾之水將改良整個系統之水品質的理論，對用於製程流之過濾系統的2%至4%再循環速率進行過濾。預計水品質的任何顯著變化亦將體現於本文所述之製程參數中，諸如濁度、FI、FFI、氧化性殺生物劑泵之操作、在線殺生物劑監測(例如自由氯)、微生物活性、反洗頻率等。單獨或呈組合形式的任何此等參數將由於水品質之變化而改變。水品質之變化可視為自操作條件之設定界限向正性(改良)或負性(退化)發展。由於水品質之變化，本發明之一個較佳態樣為經由控制器改變過濾製程。在水品質不斷向負性進展(亦即退化)的情境下，可自動增加通過過濾裝置的水體積，或可使其他過濾器在線以恢復水品質。在水品質得以改良的情況下，亦如本文所發明，將有機會經由控制器控制過濾製程並且減少通過過濾裝置之水體積或減少在 用過濾器之數目。因此本發明係關於回應於水品質之變化而改變經由過濾裝置輸送之水的實際百分比，即正性或負性變化。

在其他具體實例中，通過過濾器系統之水流速隨總製程流或再循環流之百分比而改變。舉例而言，本發明之過濾系統會降低濁度或有利地改變其他製程參數。甚至當處理製程流之相對較低百分比之總再循環體積(例如2%至4%)時，連續過濾一段時間可改良再循環水之品質，包括濁度降低。在一個具體實例中，舉例而言，當系統中之濁度值較高時，最初過濾之體積為再循環速率之2%至4%。接著，當濁度值(例如在線記錄)降至低於其設定/初始值時，降低過濾百分比。在濁度值接近1 NTU的情形下，超微濾膜裝置可在入口水流等於再循環速率之0.4%的情況下下操作。

製程污染之實例包括冷卻水應用中之製程油污染及伴隨微生物生長。此等及其他製程現象可藉由例如濁度及/或在線總有機物含量(TOC)量測加以分析偵測。TOC之不當增加可引起操作問題、不受控制之微生物生長及生物膜形成。使經油污染之饋料水穿過油相容性過濾器可能有助於部分或完全移除油性污染物。水流中之油性污染物減少可減緩生物膜生長，並且可降低與安全及健康相關之風險。在本發明之另一具體實例中，當水品質由於有機製程油污染而改變時，入口流速可由再循環速率之0%增至例如15%至20%，且可藉由在線記錄之TOC及/或濁度表示或記 錄。在一個具體實例中，當TOC值降至可接受程度時，可使經過濾之水流當量降至例如對應於再循環速率百分比之2%至4%或初始設定點，或其可完全終止。

微生物生長亦可藉由限制細菌維持生命之養分、空氣及熱源來控制。在冷卻水應用中，難以限制此等來源。然而，可溶解養分偶然增加、生物控制裝置(殺生物劑泵或其類似物)失效、存在懸浮固體或存在沈積物可發揮為微生物提供附著及繁殖處所的作用。此情境通常引起不受控制之微生物生長、生物膜形成以及與安全及健康相關之潛在風險。在另一具體實例中，如離線或任何其他在線微生物監測裝置所鑑別，當水品質由於微生物含量增加而改變時，入口流速可例如自再循環速率之2%至4%增至5%至10%。當微生物含量降至預設界限或規定含量時，經過濾之水流當量可降至再循環速率之初始2%至4%，或其可完全終止。

在本發明之另一具體實例中，當預見污染物含量增加時，可使入口流速例如自再循環速率之2%至4%增至5%至10%或15%至20%以適應預測情況。該等情況之實例包括季節變化，諸如夏季及乾旱時期或持久暴風雨狀況，由此導致較高污染物負載進入相鄰區域水系統之集水區。該情況之另一實例為當系統進行機械操作或維護時可將物質自系統之一個部分中移入主要水系統中。清潔管道、壓力沖洗表面或用鏟子清理貯槽為將沈降物質釋放至開放式水系統中的實例。

在具體實例中，控制器經由過濾裝置將流速自製程流總體積之0%可操作地調節至100%。

在一個具體實例中，過濾系統由製程流之壓力變化觸發。在此情況下，製程將受來水壓力之增加或降低影響。顯著變化(例如超過設定點)將顯著改變過濾裝置之操作條件。在該等情況下，過濾裝置可降低、增加或終止向過濾裝置中流動。

在又一具體實例中，引起過濾裝置操作改變之操作條件變化將產生可儲存或轉換成尋求注意之信號(例如音響警報或可見警報)的信號。

在一個具體實例中，過濾系統包含複數個組件。該等組件可包括例如1、2或更多個過濾器、分離器、紫外光及其類似物。在某種情況或情境下，製程條件或污染物可能需要使用呈並行方式但由單一主控制器控制的不同過濾裝置，該主控制器又可接收來自若干不同的個別控制器或感測器的輸入。此外，可能存在某些採用多階段式方法的情境。在某些情境下，可能需要串聯使用相同類型的過濾器裝置，但分階段移除污染。舉例而言，與污染水接觸之第一裝置可載有較大孔徑之篩網以移除較大尺寸之粒子，隨後為具有較小篩網尺寸之第二裝置，其用於移除穿過第一裝置之較小粒度污染物。當污染物負載不斷增高而對過濾裝置進行相對頻繁之反洗不合需要時，此策略尤其有用。在又一實施例中，可利用在線離心機來移除污染物且可藉由一或多個過濾裝置進一步純化離心機之輸出。在又一實 施例中，污染物移除裝置可與可用於氧化或殺死水流中或裝置中所含介質上之污染物或進行消毒之二級裝置(諸如紫外光)耦接。

在具體實例中，過濾系統包含至少一個選自以下之過濾裝置：沙濾裝置、篩式過濾器、袋式過濾器、筒式過濾器、離心過濾器、壓力過濾器、薄膜過濾裝置、其類似物、其他適合過濾器及裝置、及其組合。

在多個具體實例中，本發明之過濾器系統包括1、2或更多個過濾器、過濾器裝置或過濾裝置。過濾器可為任何類型，諸如砂濾器、矽藻土過濾器、膜濾器、逆滲透過濾器、其類似物、其他適合過濾器及其組合。視水品質及應用而定，可使用組件及流速之組合來實施本發明之方法。在此具體實例中，基於例如不同污染物類型之物理、化學或生物特徵，宜使用複數個組件來移除該不同污染物類型。舉例而言，移除全部污染物之過濾裝置可過濾固定水流量，而穿過可移除目標類型污染物(例如細菌或其他微生物)之過濾器裝置的流量可視水品質加以調節。

在一些具體實例中，在本發明之方法中使用砂濾器或矽藻土過濾器。砂濾器或類似過濾器或許為最常用的在用過濾裝置類型。然而，此等過濾器類型有時會隨著時間推移遭受效能及功效損失，此係因為未有效移除所收集之污染物，污染物開始在裝置內介質床上繁殖，或裝置在反洗期間損失介質。因此，該等裝置需要定期維護以補充介質或進行清潔。本發明所提供之附帶報警能力的自動監測將 可操作地改良效能。

在使用膜濾器之具體實例中，過濾器可包含一或多種類型薄膜。薄膜數目、薄膜類型及薄膜取向(浸沒/外露)視一般熟習此項技術者已知的各種因素(例如製程流之組成)而定。

在具體實例中，薄膜分離系統具有至少一個選自以下群組的薄膜：超濾膜；微濾膜；逆滲透膜、奈米過濾膜、其類似物、其他適合薄膜、及其任何組合。

在另一具體實例中，薄膜分離系統為浸沒式薄膜系統、外露式薄膜分離系統或其組合。

在具體實例中，薄膜過濾裝置包括選自以下群組的薄膜類型：高分子膜、陶瓷膜、金屬膜、上述之混合及其組合。

所用薄膜可具有各種類型物理及化學參數。關於物理參數，在一個具體實例中，超濾膜之孔徑在0.003 μm至0.1 μm範圍內。在另一具體實例中，微濾膜之孔徑在0.1 μm至10 μm範圍內。在另一具體實例中，薄膜具有存在由外向內或由內向外過濾模式的中空纖維組態。在多個具體實例中，薄膜具有選自以下群組之一或多個成員的結構或組態：平板組態；管狀組態；多孔結構；毛細管組態；螺旋纏繞組態；及其組合。關於化學參數，在一個具體實例中，薄膜為高分子膜。在另一具體實例中，薄膜為無機膜。在又一具體實例中，薄膜為不鏽鋼膜。

在一個具體實例中，過濾裝置或其任何組件可基於製 程流之一或多個參數進行調節。在一個具體實例中，控制器以如上文關於控制器所述之自動方式可操作地調節過濾裝置或其任何組件。在另一具體實例中，該調節以半自動或手動方式來調整。舉例而言，本發明可利用能夠識別並控制所有個別水處理組件之主控制系統來提供無縫水處理系統。舉例而言，回應於不同參數，諸如鹼度、pH值、ORP、TOC、濁度，通常監測附加化學品以便能夠適當地調節水處理。可利用/併入來自該監測之資料以調節過濾器裝置操作或操作整個過濾器系統。在又一實施例中，通常追蹤並監測化學品，諸如用於水垢控制或腐蝕控制的化學品。此等或其他化學品之消耗或投配之增加或減少表明水品質之變化，且可用於調節過濾器裝置操作或操作整個過濾器系統。

轉向圖式，圖1描述安裝於冷卻塔再循環流上之本發明之一個具體實例之側流過濾裝置的示意圖。據顯示，冷卻塔100具有例示性粒子負載源或污染源以及具有一個過濾器(在此具體實例中)之側流過濾系統。系統中出現之粒子負載來自多個來源。舉例而言，污染粒子經由通過區域110a及110b處之冷卻塔之通風窗的空氣流動進入系統。系統水經由蒸發區域112蒸發進一步濃縮來自區域110a及110b之粒子負載。污染源之另一實例源自於製程條件。舉例而言，熱交換器114可產生粒子或創造可改變一或多個系統參數之條件。

在整個系統中，通信裝置130(圖1中示為130a、130b及130c)可操作地發送且接收來自控制器(圖中未示)之 信號，以便在藉由泵126經由冷卻系統抽汲製程流中之流體時起始製程流經由側流入口122流動。控制器可操作地啟動過濾器裝置116及泵118以過濾經量測之量的製程流體(例如水性或非水性流體)，流過側流入口122，通過過濾器裝置116且最終通過側流出口120，將經過濾之製程流引回冷卻系統之流動迴路中。亦在熟習此項技術者已知的條件下使用排出流124作為減少製程流中之污染的獨立構件。

圖2為展示與程式邏輯控制器(PLC)及側流過濾器205及濁度感測器210組合之過濾器系統200的一個本發明具體實例之示意圖。在此具體實例中，流經冷卻塔系統215之製程流與PLC及側流過濾器205、濁度感測器210及/或粒子計數器220流體連通。濁度感測器210及/或粒子計數器220與控制器(圖中未示)連通。應瞭解，在某些具體實例中，此種具有PLC之排列可包括另一控制器。在具體實例中，將製程流之可變尺寸樣品轉移至由PLC及側流過濾器205、濁度感測器210、粒子計數器220及增壓泵225構成的水品質監測、資料收集及控制系統中。在一個具體實例中，增壓泵225包含變頻器作為之變速泵一部分，從而相對於例如自控制器接收之類比信號或數位信號來控制排出體積及壓力。

在圖2之一個具體實例中，將來自濁度感測器210之類比信號或數位信號傳輸至控制器。控制器又經由側流流量控制器(圖中未示)可操作地起始向PLC及側流過濾器205中流動。視所量測之變數(此實施例中為濁度)與該變 數之設定點或設定範圍之間的偏移而定，控制器產生輸出，該輸出接著用於改變增壓泵225之速度以控制通過PLC及側流過濾器205之流量。在另一具體實例中，PLC及側流過濾器205之組態可使得能夠維持所需濁度水準。圖2中所示之組件(以及圖中未示之組件)可形成閉環控制電路，或亦可包括如本文所述之其他變數量測及輸入。

可參考以下實施例更充分地理解上文，該等實施例意欲用於說明目的而不欲限制本發明之範疇。

實施例1

此實施例說明使用反洗頻率達成終端超微濾裝置之水流的隨需變化。系統體積為約40 m³且再循環速率為120 m³/h至140 m³/h之冷卻系統所需之側流過濾裝置，例如終端薄膜系統，應能傳遞2.4 m³/h至4.8 m³/h之滲透物。在正常操作期間，水中存在之懸浮固體、無機及有機污垢物(諸如微生物)將導致過濾裝置結垢且引起跨越薄膜之差壓增加。在某一設定差壓下，過濾系統將自動反洗以減少過濾器基質上累積的結垢物質。濾出之懸浮固體及/或細菌的含量較高傾向於與反洗頻率較高有關。因此，反洗頻率可體現再循環水之品質變化。

在過濾裝置中，可藉由改變入口泵(若存在)之速度或入口閥之孔徑來控制來水之壓力以獲得所需流速。舉例而言，當反洗間隔減少初始設定之50%時，可自動改變入口水閥之孔徑或入口泵之速度以將50%以下之水傳遞至過濾系統，從而使經過濾之水的百分比降低50%。舉例而言， 裝置將處理1.2 m³/h，而不是過濾2.4 m³/h之水。當甚至進一步減少反洗間隔時，可進一步降低入口水流量。一旦發生任何意外污染或變化，例如由於製程滲漏，則將偵測到水品質之變化並且可改變泵之工作方式或入口孔徑，且可過濾更多水以恢復水品質並防止藉由水起作用之關鍵製程(諸如熱交換器)結垢。

實施例2

此實施例說明如下具體實例：以手動或自動方式使用總活菌計數(TVC)或微生物活性(三磷酸腺苷(ATP)量度、生物指示器及/或監測微生物活性、氧消耗之任何其他生物標記)達成隨需控制過濾系統。通常相當嚴格地監測微生物活性以維持製程條件及操作效能。接著使用自動監測微生物活性或其他製程參數(諸如氧化還原電位(ORP)或如本文所述之任何參數)來控制殺生物劑添加製程。當指定參數之值低於某一設定點或設定範圍時，觸發殺生物劑添加，且當該值超過設定點或在設定範圍內時終止添加。亦可使用此殺生物劑添加控制邏輯來控制過濾裝置。當系統參數尋求較多殺生物劑時，經過濾之水的量可能較多，反之，當需要較少殺生物劑時，過濾較少水。當微生物活性增加時，泵操作亦增加。為降低殺生物劑消耗，可增加待過濾之水的流量，從而自系統中移除更多懸浮物質及微生物並且降低殺生物劑消耗。然而，當系統中所偵測之微生物活性由於處理而降低時，將減少投配泵輸出，且因此可降低穿過過濾器之水體積。在具體實例中，將變頻 器置入泵馬達中以改變泵之速度，從而根據類比信號或數位信號及自控制器接收之指令來控制排出體積及壓力。

實施例3

在又一實施例中，使用製程流參數作為水品質之指標且用於達成隨需控制過濾系統。製程流參數，諸如濁度、pH值、折射率、或製程處理化學品(諸如水垢控制劑或腐蝕控制劑)之使用，可表明水品質之變化。若該等參數中之任一者增加或降低，則可調節通過過濾裝置之水流量以適應變化並且維持所需效能。舉例而言，濁度突然增加表明污染物流入水系統中，且因此可增加穿過過濾裝置之水體積或可使額外過濾器在線以適應該增加。相反，若濁度降低，則可減少通過該單元輸送之水體積或可使過濾器離線，此係因為在濁度降低時，通過的水更清潔。

在另一實施例情境下，若使水系統維持清潔，則可改變通過過濾裝置輸送之水體積以適應整個水體積。此舉將有助於移除已移去物質以及防止已移去物質再沈積於正在清潔之水系統的其他區域中。

本文所揭示及主張之所有組成物及方法均可在不過度實驗的情況下根據本發明來製造及執行。雖然本發明可以許多不同的形式體現，但本文詳細描述本發明之特定較佳具體實例。本發明揭示內容為本發明原理之例示，而不欲使本發明僅限於所說明之特定具體實例。另外，除非明確相反闡述，否則使用術語「一(a)」意欲包括「至少一(at least one)」或「一或多(one or more)」。舉例而言，「一個 裝置」意欲包括「至少一個裝置」或「一或多個裝置」。

以絕對項或近似項方式提供之任何範圍意欲涵蓋該兩種情況，且本文中所用之任何定義均意欲闡明而不是限制。儘管闡述本發明之廣泛範疇的數值範圍及參數為近似值，但儘可能精確地報導特定實施例中所闡述之數值。然而，任何數值固有地含有由其各別測試量測中所發現之標準差必然導致之某些誤差。此外，本文所揭示之所有範圍均應理解為涵蓋其中所包含之任何及所有子範圍(包括所有分數及整數值)。

此外，本發明涵蓋本文所述之各種具體實例中之一些或所有具體實例的任何及所有可能組合。本申請案中引用之任何及所有專利、專利申請案、科學論文及其他參考文獻以及其中引用的任何參考文獻均以全文引用的方式併入本文中。亦應瞭解，本文所述之目前較佳具體實例的各種變化及修改對於熟習此項技術者而言將顯而易見。可在不背離本發明之精神及範疇且不減少其預定優點的情況下進行此等變化及修改。因此，意欲該等變化及修改由所附申請專利範圍所涵蓋。

100‧‧‧冷卻塔

110a‧‧‧區域

110b‧‧‧區域

112‧‧‧蒸發區域

114‧‧‧熱交換器

116‧‧‧過濾器裝置

118‧‧‧泵

120‧‧‧側流出口

122‧‧‧側流入口

124‧‧‧排出流

126‧‧‧泵

130a‧‧‧通信裝置

130‧‧‧通信裝置

130c‧‧‧通信裝置

200‧‧‧過濾器系統

205‧‧‧側流過濾器

210‧‧‧濁度感測器

215‧‧‧冷卻塔系統

220‧‧‧粒子計數器

225‧‧‧增壓泵

圖1為展示安裝在冷卻塔之再循環流上之側流過濾裝置的一個本發明具體實例的示意圖。

圖2為展示由濁度感測器控制之過濾器系統的一個本發明具體實例的示意圖。

100‧‧‧冷卻塔

110a‧‧‧區域

110b‧‧‧區域

112‧‧‧蒸發區域

114‧‧‧熱交換器

116‧‧‧過濾器裝置

118‧‧‧泵

120‧‧‧側流出口

122‧‧‧側流入口

124‧‧‧排出流

126‧‧‧泵

130a‧‧‧通信裝置

130b‧‧‧通信裝置

130c‧‧‧通信裝置

Claims (20)

1. 一種自製程流中移除污染物或穩定該製程流中之系統參數的方法，該方法包含：(a)提供與控制器連通之過濾系統，其中在該製程流之該系統參數高於上臨限值及/或低於下臨限值時，該控制器可操作地自動起始自該製程流向該過濾系統中之流動；及(b)啟動該過濾系統，其中該流動包含通過該過濾系統之流速且該控制器可操作地調節該流速。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含個別、全體、依序或同時確定高於上臨限值及/或低於下臨限值之複數個系統參數，其中該臨限值與各系統參數無關。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該系統參數係選自以下群組：氧化還原電位、pH值、某些化學品或離子之含量、結垢指數、饋料結垢指數、溫度、濁度、壓力、製程流流速、溶解或懸浮之固體、殺生物劑泵之操作或投配速率、殺生物劑之含量、生物指示器信號、三磷酸腺苷量度、任何微生物活性或含量監測器、反洗頻率及其任何組合。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含該系統參數之在線或離線監測。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含其中該控制器藉由自動、半自動或手動方法可操作地接收至少一個資料集。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含複數個不同系統參數。
7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該過濾系統包含至少一個選自以下之過濾裝置：沙濾裝置、篩式過濾器、袋式過濾器、筒式過濾器、離心過濾器、壓力過濾器、薄膜過濾裝置及其組合。
8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該薄膜過濾裝置係選自以下群組：微濾型裝置、奈米過濾型裝置、逆滲透型裝置、超濾型裝置及其組合。
9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該薄膜過濾裝置包括選自以下群組的薄膜類型：高分子膜、陶瓷膜、金屬膜、上述之混合及其組合。
10. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該薄膜過濾裝置包括選自以下群組的組態或結構：平板組態；管狀組態；多孔結構；毛細管組態；螺旋纏繞組態；及其組合。
11. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該薄膜過濾裝置為加壓型裝置、浸沒型裝置或其組合。
12. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含其中該控制器將該流速自該製程流之總體積之0%可操作地調節至100%。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該流速為該系統參數之函數。
14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該入口流速為複數個不同的系統參數之函數。
15. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該入口流速為該系統參數或複數個不同的系統參數之數學導數的函數。
16. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該控制器可操作地調節孔徑裝置以調節該流速。
17. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該控制器可操作地調節饋料泵速率以調節該流速。
18. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該過濾系統或其組件回應於至少一個系統參數之變化而在線或離線。
19. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含在網路上操作該方法之至少一部分。
20. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該製程流與以下系統中之至少一者相關：工業水系統、非工業水系統、水性製程流、非水性製程流。