专利名称：：用于减少微滤系统中结垢的方法
技术领域：
：由于各种原因，如用于冷却系统，许多不同类型的制造过程都依赖于大量的水，或者产生大量的废水，这些水需要进行处理。这些行业包括，但不限于，农业、石油、化工、制药、矿业、金属电镀、纺织、酉隨、食品和饮料加工，以及半导体工业。对于它们排放的废水中的污染物7K平，这些行业都受到严格的管制。此外，被引入设施中用于如冷却塔中的水，是从各种7K源中汲取的，如河水，并且需要去除污染物和其他化合物，使它们不会导致结垢，另外也不会阻塞或损害工艺中使用的设备。当前用于处理这些水的技术包括大型的沉淀池、澄清器以及包含大量聚合物添加剂的过滤系统。当今用于去除溶解的有机物的生物水处理是众所周知的，并在很多行业中广泛应用。该工艺包括微生物沉淀以便从水中分离微生物并M^最后排出水中的总悬浮固体(TSS)的量。沉淀步骤通常在澄清器单元中进行。因此，生物处理工艺受制于对产生具有良好沉降性能的生物量的需求。膜成本与给定的通过膜的体积流量，或"通量"所需的膜面积直接相关。通量表示为升/小时/平方米(LMH)或加仑/力平方英尺(GFD)。典型的通量速率在大约10LMH至大约50LMH之间变化。这些相对低的通SI率主要是由于膜结垢并减缓了处理过程。在本领域中处理废水以去除某些污染物是已知的。例如，美国专利号5,904,853披露了M利用化学混凝剂处理而去除金属和某些非金属污染物的方法。在美国专利6,428,705中，讲授了用于从大量废水中去除金属以及其他无机和有机污染物的方法及其装置，其中使用了具有特殊性质和分子量的化学混凝剂。在美国专利6,926,832中釆用水溶性阳离子、两性或两性离子聚合物来调节膜生物反应器中的混合液，从而减少了结垢并增加了ilil膜的水通量。但是，仍然存在对能够减少微滤系统结垢，提供较小频率的清洗和/或更换并能强化整体过滤工艺的有效且高效的方法的需要。
发明内容找到了提高旨过滤系统效率和效果的方法，通过减少微滤系统的结坭，从而增加了它的渗透性并降低了需要清洗的频率。根据本发明的一个实施方案，在水处理系统的初期采用阳离子混凝剂来处理水，并混MS絮凝污染物，从而导致微滤系统结垢的减少，导致通量增加，微滤膜表面上的胶体和粒状固体以及溶解的有机物的沉积减少，从而降低了膜清洗和最终更换的频率和周期。体现本发明新颖性的各种特征用附属于并构成本公开内容一部分的权利要求中的技术特征来指出。为了更好地理解本发明，通过它的使用而获得的其操作优点以及益处，参见附图及描述性内容。附图是为了显示本发明的实施例。这些图并不意图显示对本发明可以被制造和使用的所有方法的限定。当然可以对本发明的各个组成部，行改变或替换。本发明还具备所述元件的替代组合和子系统，以及f顿它们的方法。图1是根据现有技术的一种工艺的示意图；及[(X)12]图2是根据本发明的一个实施方案的示意图。具体实施例方式虽然本发明已经根据优选实施方案进行了描述，但在不脱离本发明技术范围的情况下，与本发明相关的本领域普通技术人员能够对这些实施方案进行各种改变或替换。因此，本发明的技术范围不仅包括上述那些实施方案，还包括所有落入所附权利要求范围内的实施方案。象在这里贯穿整个说明书和权利要求所使用的，在不导致与其相关的基本功能改变的情况下，近似性语言可用于修饰倒可容许变化的定量描述。因此，由一个术语或多个术语，如"大约"修饰的数值，并不仅限于指定的确切数值。至少在某些瞎况下，该近似性语言可育树应于测量该数值的仪器的精度。范围限定可以合并和/或互换，并且这种范围是确定的且包括此处包含的所有子区间，除非上下文或文字另外指出。除了在操作实施例中或另有说明，说明书和权利要求中使用的涉及组分量、反应条件等的所有数字或描述在任何情况下都被理解为由术语"大约"修饰。如此处所使用的，术语"包含"、"含有"、"包括"、"涵盖"、"具有"、"拥有"或其任何其他变形是为了涵盖非排他性包含物。例如，包含一系列要素的工艺、方法、物品或装置并不一定仅限于那些要素，而是还可能包括没有明确列A^并非该工艺、方法、物品或装置固有的其他要素。本发明的一个实施方案涉及用于减少水处理工艺中使用的微滤系统的结垢的方法。在运行中，待处理水从其源头收集或获得，并在其被引入原水(rawwater)池或存储槽之前接受阳离子混凝剂处理。如图1所示，它是现有技术工艺的框图，水从进口水源100出发，进入原7jC池110或其他存储槽。水被保存在该池中，以便使固体和污染物沉淀。此后，水从原水池110出发，并分为两股物流，其中一股SA微滤系统120，在那里被过滤并随后作为处理水130收集。离开存储槽110的第二股水物流，在被引入澄清器150之前用混凝剂140处理，然后itA冷却塔160，或其他预定的用途。在一个可选实施方案中，第二股7K物流用混凝剂140处理然后直翻^^用，如冷却塔，而没有被引入澄清器°该已知工艺与本发明要求的工艺的一个实施方案的不同在于获得的水构成进口水源200并在进入原7K池220之前立即用混凝剂210处理。该处理工艺的其余部分与工业上已知的工艺相似。原水池220中的水继续前进并分为两股水物流，其中一股在进行功能性应用或使用点，如在冷却塔270中之前用第二混凝剂250处理。这働流可以在ia^顿点，如^*卩±荅之前被引入澄清器260中。来自原7K池220的第二股7K物流，；SA微滤系统230然后作为经处理的水240。在现有的工艺中，在水处理工艺中使用水溶性混凝剂或絮凝剂并不是通常的佔好去，除与瞎水已经通过了微滤系统之后，或如图1所示，在不通过微滤系统的物流中。这是因为己经公知的事实是这种混凝剂的使用实际上增加了微滤系统和其他膜的结垢，并导致膜或微滤系统通量的急剧下降。在一个可选实施方案中，过滤系统是超滤系统，而不是微滤系统。然而，劍门己经发现，通过4顿阳离子混凝剂，特别是那些有机和无机阳离子聚合物的共混物，微滤系统运行更有效并以高达大约95%的水平降低了清洗该微滤系统所需的次数。通过在工艺的微滤，滤系^t前弓l入混凝剂还发现了其他好处。特别是，l7K的脱色更好、改善了浊度去除、铝携带量少以及剂量需求低。进料或进水可以来自多种可能物；一對列子包括但不限于河流、池塘和工业废水。进水被引入存储装置或槽，例如但不限于原水池，在那里它被存储不同的时间量，这取决于工艺条件和装置。阳离子混凝剂可以是许多可用混凝剂之一。特别是，发现阳离子聚合物是有效的。阳离子聚合物是指具有整体正电荷的聚合物。本发明的阳离子聚合物包括由阳离子和非离子型单体组成的聚合物。本发明的阳离子聚合物包括但不限于，溶液聚合物、乳液聚合物和分散体聚合物。在本发明的一个实施方案中发现无机和有机阳离子聚合物的共混物是有用的，例如KlaraidCKP1348(GEBetzCanada,Inc.,Mississauga^Ontario,Canada(加拿大贝茨通用电气股份有限公司，米西索加，安大略省，加拿大))。对于那些作为有机和无机聚合物共混物的阳离子聚合物来说，该共混物包括大约10%至大约50%的有机聚合物，且在一个可选实施方案中，包括大约15%至大约25%的有机物质。无机聚合物包括，例如，聚合氯化铝，且有机聚合物包括，例如，丹宁酸。这种特定产品的高电荷密度导致了水处理系统中无机和有机胶体、油性固体以及造成7色度的污染物的显著去除。在另一个实施方案中该阳离子混凝剂是有机聚合物的共混物。在本发明的一个实施方案中，在原水池或存储+曹之前添加混凝剂，该初始混凝齐诉噍二混凝剂是相同的，第二混凝齐赃原zK池赫储槽之后添加。在一些实施方案中，在澄清器之前添加该第二混凝剂。在一个可选实施方案中，初始混凝剂不同于第二混凝剂。初始混凝剂添加量为大约20至大约120ppm。如上所述，在工艺中使用初始混凝剂还获得了额外的好处。由于添加了初始阳离子混凝剂，被处理水的色度大幅下降，色度去除大约80%至大约100%,最好是出现去除率大约94%至大约100%。添加初始阳离子混凝剂还对进水的浊度具有有利影响。初始阳离子混凝剂的加入将浊度水平降低到了初始值的大约2%至大约1(^，初始值的大约3%至大约7%。从本实施方案获得的另一个益处是有限的铝携带量，其量小于大约0.3ppm至小于大约O.lppm。可以通过参考以下实施例来更好地理解上述内容，这些实施例是为了说明本发明而进行的描述，并不是为了限制本发明的范围。实施例来自河流的原水被收集并测量浊度、色度、总有机碳(TOC)和铝携带量，对比具有变化齐糧的两种不同阳离子混凝剂，聚合氯化铝(PAC)和KlaraidCDP1348(GEBetzCanadaInc.，Mississaug^Ontario,Canada)的相同的7乂。结果显示在下面的表格中。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>KlaraidCDPl348表现出了最佳的^j本效果，包括最佳脱色，以及最低铝携带量。如示，这个混凝剂的最佳剂量在比PAC低30至40X的7K平上。虽然本发明已经根据iM实施方皿行了描述，但在不脱离本发明技术范围的情况下，与本发明相关的本领域普通技术人员能够对这些实施例进行各种改变或替换。因此，本发明的技术范围不仅包括上述那些实施方案，还包括所有落入从属权利要求范围内的实施方案。权利要求1、用于减少微滤系统结垢的方法，包括向进口水源中添加有效量的阳离子混凝剂，其中该阳离子混凝剂是有机和无机聚合物的共混物。2、根据权利要求1的方法，其中在原水fet前添力條混凝剂。3、根据权利要求l的方法，其中在原7KM^后添加另外的混凝剂。4、根据权利要求1的方法，其中无机和有机阳离子聚合物的共混物包括大约10%至大约50%的有丰几聚合物。5、根据权利要求l的方法，其中无机和有机阳离子聚合物的共混物包括大约15%至大约25%'的有机聚合物。6、根据权禾腰求5的方法，其中阳离子撤疑齐啲添加量是大约20至大约120ppm。7、根据权利要求5的方法，其中在添加阳离子混凝剂后水的浊度降低了大约85%至大约99%。8、根据权利要求5的方法，其中浊度值为大约1.5至大约2.5NTU。9、根据权利要求1的方法，其中该微滤系统包括超滤系统。10、用于M^、微滤系统结垢的方法，包括1^下步骤a)从源抽取待处理的进水；b)在放置在原水池或存储槽中之前，向被处理的水中添加有效量的包含无机和有机聚合物的共混物的初始阳离子混凝剂；以及c)将来自该存储槽或池的水分成两股物流，一股进入微滤系统，且一股进A/(OT点。11、根据权利要求io的方法，其中aA使用点的7k物流在沉淀te后用第二阳离子混凝剂处理。12、根据权禾腰求ll的方法，其中该第二阳离子混凝剂与初始阳离子混凝剂相同。13、根据权利要求10的方法，其中该初始和第二阳离子混凝剂是无机和有机阳离子聚合物的共混物。14、根据权利要求10的方法，其中浊度7乂平下降至初始{|^平的大约2%至大约10%。15、根据权利要求10的方法，其中^A使用点的物流首先通迚澄清器。16、用于;i!^微滤系统结垢的方法，包括向进口水源中添加有效量的阳离子混凝剂，其中该阳离子混凝剂包括有机聚合物。全文摘要找到了提高整个过滤系统效率和效果的方法，减少了微滤系统的结垢，从而增加了它的渗透性并减少了需要清洗的频率。根据本发明的一个实施方案，在水处理系统的初期采用阳离子混凝剂来处理水，并混凝及絮凝污染物，从而减少了微滤系统的结垢，增加了通量，减少了微滤膜表面上的胶体和粒状固体以及溶解的有机物的沉积，在这一点上降低了膜清洗和最终更换的频率和周期。文档编号C02F1/52GK101668708SQ200880011869公开日2010年3月10日申请日期2008年2月26日优先权日2007年4月13日发明者J·M·梅尔尼克,R·D·弗里内特,S·M·麦卡伦申请人:通用电气公司