[发明专利]用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统中的计量泵

说明书

本公开描述了一种用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统(1)中的计量泵(19)，其中，计量泵(19)包括：移位体，用于将阻垢剂以配分剂量的方式泵送到基于膜的水处理系统(1)中；马达，用于驱动移位体；控制模块，用于控制马达，其中，控制模块被配置为：基于温度修正系统变量(SVTc)改变被泵送到水处理系统(1)中的阻垢剂的剂量，温度修正系统变量(SVTc)基于水处理系统(1)的多个运行变量。本公开的技术方案用于对阻垢剂的最小量和/或最小流量配分剂量，所述阻垢剂的最小量和/或最小流量对于在使用阻垢剂的任意基于膜的水处理系统中达到目标回收率并由此使阻垢剂的过量配送最小化或防止阻垢剂的过量配送来说是必需的。

技术领域

本公开大致涉及用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统中的计量泵、包括这种泵的计量系统和用于将阻垢剂配送到基于膜的水处理系统中的方法。特别地，基于膜的水处理系统可以是反渗透(RO)淡化(desalination)系统。然而，本文描述的计量泵、计量系统和方法可用于任意基于膜的淡化和水处理应用中。这包括，但不限于城市用水和工业用水淡化、城市用水处理、工业用水处理、地下水过滤、饮用水过滤、地表水过滤、高纯水、冷却水处理、中水回用、苦咸水过滤、海水淡化、采出水等。

背景技术

利用反渗透(RO)或纳米过滤(NF)的基于膜的水淡化和水处理是一种主流技术，该主流技术无论地理位置如何都非常有助于解决不同国家中的水短缺和水污染问题。RO是一种膜技术，它被很好地建立在并广泛用于基于膜的水淡化(例如，海水、苦咸水、处理过的废水、被破坏的水域(impaired waters)、采出水等)和水处理(例如，地表水、地下水、中水回用)。

广泛使用的这种系统的性能指标是限定为产水的流出量(即，系统生产的水)与供水的流入量(即，输送到系统的水)之间的比的“回收率”或“产出率”。被系统排放的水称为浓水(concentrate)或浓盐水(brine)。基于膜的水处理系统可包括一个或多个膜。在多膜系统中，膜可被串行和/或并行布置，其中膜i的浓水可用于馈送到随后的膜i+1。

系统回收率总是低于100％，并且它取决于供水的含盐量和例如膜结垢的其它因素。结垢是堵塞膜并降低其过滤和水扩散性能的一种类型的膜积垢。当一种或多种结垢盐类超过了它们的溶解极限、发生过度饱和并且沉淀时发生结垢。当回收率(产水/供水)增大时发生结垢种类的浓度增加，这在靠近供水侧上的膜表面的区域中增强了浓差极化。因此，回收率受结垢限制。

此外，膜积垢，特别是结垢，使膜性能劣化，这导致有限的膜使用寿命、使用较高的压力并由此使用较高的能量、更频繁地清洗膜和系统停机时间。其结果是昂贵的操作成本和受限的系统性能。结垢是溶液中的矿物质/盐析出而使它们形成晶核(nuclei)的现象，该现象促使结晶化(矿物沉积)并最终将结垢(积垢)产生到膜上。析出在离子活性达到它们的饱和极限并且溶液变得超饱和时开始。通过使用被称为阻垢剂的化学添加剂可降低甚至防止结垢风险或结垢程度。阻垢剂是可以从市场上获得的化学产品，它们被设计为添加到膜系统的馈入水流中以防止结垢。阻垢剂通常与阻垢剂制造商所提供的剂量建议一起提供，以达到目标回收率。

然而，阻垢剂的最有效率的配送高度依赖于应用和系统。阻垢剂制造商的剂量建议通常是高估的，从而在许多不同的应用和系统中保证承诺的目标回收率。除了无效率地过度消耗昂贵的阻垢剂以外，阻垢剂的这种过量配送还产生运行问题，例如，要通过原地清洗(CIP)来完全恢复的膜的能力会受到过剂量的阻垢剂的负面影响。过量配送和由此产生的无效率的阻垢剂可能停留在被排放到外部水体或下水道排水中的浓水流中。这对负责废水处理厂的水务管理局和个人产生了问题并且引起了水受纳体(water receiving body)(自然或废水处理厂)的环境污染。因此，基于膜的水处理系统可能被管理局关闭或可以对系统的运营者进行惩罚。

发明内容

本文公开的计量泵、计量系统和方法提供了一种方案，用于对阻垢剂的最小量和/或最小流量配分剂量，所述阻垢剂的最小量和/或最小流量对于在使用阻垢剂的任意基于膜的水处理系统中达到目标回收率并由此使阻垢剂的过量配送最小化或防止阻垢剂的过量配送来说是必需的。