用于監(jiān)測(cè)和控制過(guò)程流的狀態(tài)的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過(guò)測(cè)量在所述流中的溶解氧濃度或rH值或兩者，估測(cè)并任選控制在工業(yè)過(guò)程的過(guò)程流中的微生物狀態(tài)的方法，所述方法包括連續(xù)或周期性取樣和在線測(cè)量。本發(fā)明還涉及一種適用于執(zhí)行所述方法的裝置。
【專利說(shuō)明】用于監(jiān)測(cè)和控制過(guò)程流的狀態(tài)的方法和裝置
[0001]發(fā)明背景。
發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)并任選控制過(guò)程流中的微生物狀態(tài)的方法和裝置，其基于變量(例如溶解氧或rH或兩者)的測(cè)量，任選借助軟傳感器，例如，基于Linquistic方程(LE)。
[0003]相關(guān)技術(shù)的描述
在許多工業(yè)過(guò)程系統(tǒng)(例如，在紙和紙漿處理系統(tǒng))中，如果不有效控制微生物，常見(jiàn)的問(wèn)題是微生物生長(zhǎng)。微生物生長(zhǎng)可在系統(tǒng)中引起若干問(wèn)題。過(guò)程流中的細(xì)菌可引起流敗壞，或者細(xì)菌可附著到形成生物膜或粘液的系統(tǒng)表面。例如，從系統(tǒng)表面分離的生物膜團(tuán)塊可被攜帶至紙漿水中，并且形成為紙張，從而弱化形成的紙張品質(zhì)，例如，引起其撕破或在紙中導(dǎo)致孔洞。
[0004]工業(yè)過(guò)程(例如紙或紙板制造過(guò)程)通常含有其中將過(guò)程流保持在槽中較長(zhǎng)的時(shí)間段的過(guò)程階段。這些過(guò)程階段對(duì)于微生物的發(fā)育是理想的，從而可提高所述流的微生物含量。在過(guò)程系統(tǒng)中對(duì)于微生物生長(zhǎng)理想的位置的其它實(shí)例為過(guò)程系統(tǒng)的死區(qū)(例如，差的混合區(qū)域)。
[0005]在工業(yè)過(guò)程系統(tǒng)中(例如，在紙或紙板的制造中)，由于缺乏快速在線測(cè)量方法和裝置，微生物分析目前在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。這些方法(例如，板計(jì)數(shù))耗時(shí)，并且可耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)2-3天以得到分析結(jié)果。此外，由于在實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果和過(guò)程條件的變化之間總是存在延遲，結(jié)果可能對(duì)于過(guò)程流是不足夠的生物殺滅劑劑量，因此有差的紙品質(zhì)以及過(guò)程的低成本效率。對(duì)于需要生物殺滅劑來(lái)保持過(guò)程流中微生物的低水平的其它過(guò)程，同樣如此。
[0006]WO 2008/101089描述了一種基于使用指定的過(guò)程步驟測(cè)量的溶解氧濃度的變化，監(jiān)測(cè)在過(guò)程流中在需氧條件下的微生物活性的方法。然而，該測(cè)量據(jù)稱不適用于低溶解氧濃度的過(guò)程流。此外，過(guò)程復(fù)雜，需要在測(cè)量周期期間在測(cè)量點(diǎn)之間清潔測(cè)量探頭。
[0007]此外，不存在可用的方法來(lái)可靠地監(jiān)測(cè)在過(guò)程流中在厭氧條件下的微生物狀態(tài)。
[0008]因此，需要更簡(jiǎn)單的測(cè)量方法來(lái)監(jiān)測(cè)過(guò)程流的微生物狀態(tài)，特別是在線監(jiān)測(cè)，并任選控制過(guò)程流的微生物狀態(tài)，例如，通過(guò)控制要加入到過(guò)程中的生物殺滅劑的有效量，以保持在所述流中可接受的微生物狀態(tài)。此外，需要還能夠在過(guò)程流中的低溶解氧濃度下以及在厭氧條件下監(jiān)測(cè)微生物狀態(tài)。
[0009]發(fā)明概述
本發(fā)明的一個(gè)目的是消除與已知的技術(shù)相關(guān)的至少一部分問(wèn)題，并且提供用于監(jiān)測(cè)(任選控制)過(guò)程流的微生物狀態(tài)的方法和裝置。
[0010]現(xiàn)在已開(kāi)發(fā)用于分析過(guò)程流的新的方法和裝置。本發(fā)明特別適用于監(jiān)測(cè)并任選控制過(guò)程流(尤其是含水過(guò)程流)的微生物狀態(tài)。
[0011]在本文中微生物狀態(tài)指可影響過(guò)程流中的溶解氧濃度和/或rH值的所有這些微生物的活性，并任選指過(guò)程流中的需氧或厭氧條件。[0012]該想法基于測(cè)量參數(shù)，例如過(guò)程流中的溶解氧濃度和/或rH。將樣品從過(guò)程分批取出至測(cè)量單元，并且在測(cè)量周期期間，測(cè)量樣品中的溶解氧濃度和/或樣品的rH。優(yōu)選還測(cè)量溫度，可隨后得到溶解氧濃度的更精確的值。
[0013]任選，基于任何方程和/或模型(例如，基于Linquistic方程(LE)模型)的軟傳感器優(yōu)選用于幫助解釋測(cè)量數(shù)據(jù)和/或計(jì)算的結(jié)果數(shù)據(jù)。除了本發(fā)明的數(shù)據(jù)以外，通過(guò)任何已知的傳感器或分析器得到的其它過(guò)程數(shù)據(jù)可用于產(chǎn)生對(duì)過(guò)程流的微生物狀態(tài)的甚至更精確的感測(cè)，用于監(jiān)測(cè)并任選控制過(guò)程流的微生物狀態(tài)。
[0014]因此，本發(fā)明涉及通過(guò)測(cè)量在所述流中溶解氧濃度或rH值或兩者，用于監(jiān)測(cè)并任選控制過(guò)程流中的微生物狀態(tài)的方法和裝置。
[0015]更具體地，本發(fā)明的方法特征在于在權(quán)利要求1中陳述的內(nèi)容。
[0016]此外，本發(fā)明的裝置特征在于在權(quán)利要求13中陳述的內(nèi)容，并且本發(fā)明的用途特征在于權(quán)利要求19和20中陳述的內(nèi)容。
[0017]該方法和裝置使得可監(jiān)測(cè)過(guò)程流(特別是工業(yè)流)的微生物狀態(tài)，并任選控制微生物狀態(tài)。使用簡(jiǎn)單的測(cè)量方法，通過(guò)控制(優(yōu)選自動(dòng)化地)要加入到過(guò)程流的生物殺滅劑的量和/或生物殺滅劑的投料位置和/或生物殺滅劑的類(lèi)型選擇，可控制微生物狀態(tài)。該方法還允許分析具有低溶解氧濃度的過(guò)程流。其還允許在厭氧條件下監(jiān)測(cè)并任選控制過(guò)程流的微生物狀態(tài)。所述方法和裝置可提供關(guān)于分析的過(guò)程流的微生物狀態(tài)的在線數(shù)據(jù)。
[0018]接著，參考附圖和詳細(xì)說(shuō)明來(lái)更準(zhǔn)確地描述本發(fā)明。
[0019]附圖簡(jiǎn)述
圖1為實(shí)施本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案的布置的示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的在線測(cè)量裝置的示例性輸出的圖示說(shuō)明，顯示在測(cè)量單元中測(cè)量的溶解氧濃度和溫度。
[0021]圖3為示例性紙漿懸浮液中相對(duì)氧消耗和需氧細(xì)菌的量的圖示說(shuō)明。
[0022]圖4為在測(cè)量周期中，在&和12之間，示例性紙漿樣品的氧消耗(mg/1)和相對(duì)氧消耗(%)的圖示說(shuō)明。
[0023]圖5a為在測(cè)量期間，在不同時(shí)刻，在示例性紙漿樣品中的相對(duì)氧消耗和氧消耗的圖示說(shuō)明。圖5b顯示在相同的示例性紙漿懸浮液中相對(duì)氧消耗和需氧細(xì)菌的量。
[0024]圖6為在示例性紙漿懸浮液中微生物的量的圖示說(shuō)明，使用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室分析方法測(cè)量，并且使用基于Iinquistic方程的軟傳感器估測(cè)。
[0025]圖7為pH對(duì)氧化還原值的影響的圖示說(shuō)明，以及相應(yīng)于不同的過(guò)程條件(例如，需氧或厭氧條件)的rH值。
[0026]圖8為在不同的rH值下微生物的量的圖示說(shuō)明，圖8a顯示經(jīng)一定的時(shí)間段測(cè)量的rH值，其中需氧細(xì)菌的數(shù)量隨著rH值降低而提高，圖Sb顯示測(cè)量的rH值相對(duì)于在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量的厭氧細(xì)菌的量(CFU)。
[0027]圖9為在懸浮液流中基于本發(fā)明的測(cè)量的示例性控制策略的示意圖，預(yù)期經(jīng)歷兩步生物殺滅劑處理，具有兩個(gè)單獨(dú)的加入點(diǎn)。
[0028]圖10為在懸浮液流中基于本發(fā)明的測(cè)量的示例性控制策略(用于基礎(chǔ)反饋FB控制器)的示意圖，預(yù)期經(jīng)歷一步生物殺滅劑處理。
[0029]圖11為在懸浮液流中基于本發(fā)明的測(cè)量的示例性控制策略(用于具有級(jí)聯(lián)回路的FB控制器)的示意圖，預(yù)期經(jīng)歷一步生物殺滅劑處理。
[0030]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)并任選控制過(guò)程流(優(yōu)選工業(yè)過(guò)程的過(guò)程流)的微生物狀態(tài)的方法和裝置，通過(guò)分批得到懸浮液流的樣品，至少在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，測(cè)量所述流中的溶解氧濃度或rH值或兩者，在所述兩個(gè)或更多個(gè)時(shí)間點(diǎn)中的兩個(gè)之間，計(jì)算相對(duì)氧消耗、rH的變化或rH的相對(duì)變化，或計(jì)算這些中的兩個(gè)或更多個(gè)，和基于測(cè)量測(cè)定流的微生物狀態(tài)，以及適用于執(zhí)行所述方法的裝置。
[0031]術(shù)語(yǔ)過(guò)程流的“微生物狀態(tài)”指可影響過(guò)程流中的溶解氧濃度和/或rH值的所有這樣的微生物的活性，并任選指過(guò)程流中的需氧或厭氧條件。
[0032]過(guò)程流中的微生物活性可通過(guò)監(jiān)測(cè)溶解氧的消耗而間接測(cè)量，因?yàn)槿芙庋跸呐c細(xì)胞的需氧代謝直接相關(guān)。微生物的活性越高，則溶解氧的消耗越高。意外地，發(fā)現(xiàn)相對(duì)溶解氧消耗可用于監(jiān)測(cè)過(guò)程流的微生物狀態(tài)。在需氧條件(即，當(dāng)溶解氧濃度高于O mg/1)下，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法的微生物活性，發(fā)現(xiàn)相對(duì)溶解氧消耗為非常敏感的測(cè)量。通常溶解氧的相對(duì)消耗也與需氧細(xì)菌的量相關(guān)。
[0033]發(fā)現(xiàn)rH值或尤其是其變化或相對(duì)變化描述在厭氧和缺氧條件下的微生物活性。在厭氧和缺氧條件下，微生物產(chǎn)生傾向于降低過(guò)程流的rH值的這些產(chǎn)物。rH值、其變化或相對(duì)變化通常也與厭氧細(xì)菌的量相關(guān)。
[0034]此外，在需氧條件下，rH值也可與在待分析的懸浮液流中需氧細(xì)菌的量相關(guān)，尤其是當(dāng)在樣品中基本上不存在強(qiáng)氧化性化學(xué)品時(shí)。當(dāng)氧被微生物消耗時(shí)，氧濃度降低，從而rH值降低。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，通過(guò)測(cè)量過(guò)程流中的溶解氧濃度和rH值兩者，可得到關(guān)于寬泛的過(guò)程條件的信息。在測(cè)量周期開(kāi)始時(shí)測(cè)量的溶解氧濃度和rH的值描述過(guò)程條件是厭氧還是需氧。因此，可得到過(guò)程流中從厭氧到需氧條件的變化，反之亦然。
[0036]在測(cè)量序列開(kāi)始時(shí)的初始值可用于選擇用于測(cè)定微生物狀態(tài)的至少一個(gè)測(cè)量(溶解氧或rH)。因此，將得自測(cè)量周期的初始值或溶解氧濃度和/或rH的信息與rH的變化、rH的相對(duì)變化或氧消耗的相對(duì)變化中的一個(gè)或多個(gè)組合，可在需氧和厭氧條件兩者下使用本發(fā)明的方法監(jiān)測(cè)(任選控制)過(guò)程流的微生物狀態(tài)。這尤其優(yōu)選用于其中過(guò)程條件在厭氧和需氧過(guò)程條件之間變化的過(guò)程。
[0037]用于實(shí)施本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案的布置在圖1中示意性說(shuō)明。
[0038]參考圖1，本發(fā)明的裝置含有具有入口 23和出口 24的測(cè)量單元10、用于測(cè)量溶解氧的量的設(shè)備6和/或用于測(cè)量在測(cè)量單元內(nèi)rH的設(shè)備7。
[0039]裝置優(yōu)選含有用于將樣品引向測(cè)量單元10的入口導(dǎo)管11。裝置可含有用于從測(cè)量單元引導(dǎo)樣品的出口導(dǎo)管12。入口導(dǎo)管11與過(guò)程管線13連接，從而入口導(dǎo)管允許從主過(guò)程管線13進(jìn)行側(cè)取。用于測(cè)量rH值的所述設(shè)備7優(yōu)選包括:用于測(cè)量氧化還原電勢(shì)的設(shè)備7a、用于測(cè)量pH值的設(shè)備7b以及優(yōu)選的用于計(jì)算rH值的設(shè)備7c。
[0040]在一個(gè)實(shí)施方案中，裝置包括用于測(cè)量溫度的設(shè)備8和任選的用于測(cè)量壓力的設(shè)備9。
[0041]因此，通過(guò)在線測(cè)量在所述流中溶解氧的量或rH或兩者，本發(fā)明的裝置適用于監(jiān)測(cè)(任選控制)過(guò)程流中的微生物狀態(tài)。[0042]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，裝置與用于過(guò)程流的過(guò)程管線13流體連接。過(guò)程管線13配備側(cè)取25，其可為用于從所述過(guò)程流取出樣品的入口導(dǎo)管11，優(yōu)選主過(guò)程流。從而側(cè)取25用作取樣點(diǎn)。側(cè)取25與測(cè)量單元10流體連接。測(cè)量單元優(yōu)選為封閉的容器，具有用于樣品流進(jìn)入、樣品退出的開(kāi)口和用于過(guò)程設(shè)備(如果需要)(例如，測(cè)量探頭或傳感器)的任何開(kāi)口、用于水或氣體管線的入口。側(cè)取11優(yōu)選配備有閥VI，用于從過(guò)程管線13取樣。優(yōu)選容器10沒(méi)有在測(cè)量期間用于混合樣品的設(shè)備。測(cè)量單元10旨在在測(cè)量期間容納樣品。測(cè)量單元可含有具有用于加壓空氣的閥V4的入口 14，以在任何選擇的測(cè)量周期之間，為過(guò)程流提供湍流，從而允許清潔在測(cè)量單元內(nèi)部的表面。容器內(nèi)部表面的清潔可另外或備選地通過(guò)經(jīng)由洗滌水所用的入口管線17(包括閥V5)提供水來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，裝置含有流僅用于待測(cè)量的樣品流進(jìn)入的入口。此外，裝置包含:用于測(cè)量溶解氧的濃度6，或用于測(cè)量氧化還原7a和pH 7b (以測(cè)定在所述測(cè)量單元10內(nèi)樣品的rH)的設(shè)備，或6、7兩者；以及用于處理測(cè)量和基于測(cè)量的值實(shí)施計(jì)算(例如，計(jì)算相對(duì)溶解氧消耗、rH、rH的變化或相對(duì)變化)的設(shè)備20。
[0043]如上所述，用于測(cè)量樣品的rH的任選設(shè)備7優(yōu)選包括用于測(cè)量樣品的氧化還原電勢(shì)的設(shè)備7a和用于測(cè)量樣品的pH值的設(shè)備7b，并優(yōu)選包括用于計(jì)算樣品的rH值的設(shè)備7c,并任選包括用于測(cè)量溫度的設(shè)備。
[0044]用于測(cè)量溶解氧濃度的以上提及的設(shè)備6優(yōu)選選自不需要使用膜的(非電化學(xué))傳感器，因?yàn)榛谑褂媚さ膫鞲衅麟S時(shí)間變得較不敏感(通過(guò)過(guò)濾器老化和污損)，并且它們需要在測(cè)量期間混合樣品或足夠的流速，以及定期的校準(zhǔn)。特別優(yōu)選使用利用光學(xué)測(cè)量技術(shù)(例如，發(fā)光溶解氧(LDO)技術(shù))的傳感器。LDO傳感器可例如得自Hach Company。
[0045]由于優(yōu)選在用于監(jiān)測(cè)過(guò)程流的微生物狀態(tài)的方法中提供溫度和/或壓力控制，裝置優(yōu)選還包含用于測(cè)量在所述測(cè)量單元10內(nèi)樣品的溫度的設(shè)備8，并優(yōu)選還包含用于測(cè)量在所述測(cè)量單元10內(nèi)壓力的設(shè)備9。當(dāng)應(yīng)用用于測(cè)量溶解氧濃度的設(shè)備6時(shí)，特別優(yōu)選用于測(cè)量溫度的設(shè)備8。這些設(shè)備6可包括用于測(cè)量溫度的單獨(dú)的設(shè)備，例如溫度傳感器或溫度計(jì)。當(dāng)應(yīng)用用于測(cè)量rH的設(shè)備7時(shí)，還特別優(yōu)選用于測(cè)量溫度的設(shè)備8。
[0046]測(cè)量單元可因此包括用于測(cè)量在容器內(nèi)的樣品溫度的設(shè)備。任選，用于測(cè)量溶解氧濃度的設(shè)備6和/或用于測(cè)量樣品的rH的設(shè)備可包括用于測(cè)量溫度的另外的設(shè)備。
[0047]還優(yōu)選在裝置內(nèi)包括用于控制和監(jiān)測(cè)裝置的功能的設(shè)備19。該控制和/或監(jiān)測(cè)可原位進(jìn)行或使用遠(yuǎn)程系統(tǒng)。尤其是，這些設(shè)備19用于控制周期和周期的序列、用于溫度控制、用于控制計(jì)算(例如，控制測(cè)量的處理)和用于控制物殺滅劑的投料。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，裝置還包含用于計(jì)算要加入到過(guò)程管線13的生物殺滅劑的量的設(shè)備21和用于將所述生物殺滅劑投料至過(guò)程管線I中的設(shè)備22。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，裝置包括溫度受控的測(cè)量容器10、入口導(dǎo)管11和具有補(bǔ)充設(shè)備(例如，用于調(diào)節(jié)在所述管線中的流量(例如閥V1、V2、V6))的洗滌管線15以及控制單元19。由于氧在液體(例如，水)中的溶解取決于溫度，監(jiān)測(cè)并任選控制測(cè)量反應(yīng)器10的溫度。使用例如珀?duì)柼?，?shí)現(xiàn)如果測(cè)量在恒定的溫度下運(yùn)行所需的測(cè)量單元16的加熱和/或冷卻。測(cè)量容器10例如通過(guò)珀?duì)柼碾娮杓訜?，并通過(guò)元件的冷卻水循環(huán)冷卻。如果在測(cè)量期間溫度不恒定或受控，則可通過(guò)計(jì)算補(bǔ)償其對(duì)氧溶解的影響。另外，在容器10中安裝氧測(cè)量傳感器6和溫度傳感器8，例如PT-100傳感器。溫度傳感器8用于監(jiān)測(cè)容器10的溫度。
[0049]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，取樣系統(tǒng)包含至少入口導(dǎo)管11、至少在過(guò)程流13和測(cè)量單元10之間調(diào)節(jié)樣品流量的設(shè)備(例如，閥)和優(yōu)選出口導(dǎo)管12。
[0050]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，取樣管線洗滌包含至少洗滌管線15和至少在過(guò)程流13和洗滌管線15之間調(diào)節(jié)洗滌水流量的設(shè)備(例如，閥V6和VI)。
[0051]由于壓力影響氧在液體(例如，水)中的溶解，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，監(jiān)測(cè)并任選控制測(cè)量單元10的壓力。溶解氧和/或rH的測(cè)量?jī)?yōu)選在正常的空氣壓力下進(jìn)行。通過(guò)在開(kāi)始測(cè)量前打開(kāi)出口導(dǎo)管(12)的閥V3，或者通過(guò)使出口導(dǎo)管對(duì)常壓敞開(kāi)，在測(cè)量容器中可得到正常的空氣壓力。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，V3不在系統(tǒng)中。
[0052]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在相同的系統(tǒng)(例如可編程的邏輯和/或工業(yè)PC)中，包括用于處理測(cè)量和基于測(cè)量的值實(shí)施計(jì)算的設(shè)備20、用于控制和監(jiān)測(cè)裝置的功能的設(shè)備19和用于計(jì)算生物殺滅劑的量的設(shè)備21。
[0053]一個(gè)優(yōu)選的裝置包括測(cè)量單元、在線傳感器、取樣管線洗滌、取樣系統(tǒng)和可編程的邏輯和/或工業(yè)PC，用于處理測(cè)量結(jié)果、控制和監(jiān)測(cè)裝置的功能和用于計(jì)算要加入到過(guò)程管線的生物殺滅劑的量。
[0054]本發(fā)明的測(cè)量的和/或計(jì)算的值可在本地或經(jīng)由遠(yuǎn)程系統(tǒng)(例如，基于網(wǎng)絡(luò))監(jiān)測(cè)。
[0055]用于監(jiān)測(cè)過(guò)程流中的微生物狀態(tài)的本發(fā)明的方法，所述方法包括以下步驟 一提供起源于工業(yè)過(guò)程的過(guò)程流；
一將過(guò)程流的樣品優(yōu)選從取樣點(diǎn)分批引導(dǎo)至測(cè)量單元；
一測(cè)量在測(cè)量單元內(nèi)樣品中的溶解氧濃度或rH或兩者，作為時(shí)間的函數(shù)，優(yōu)選在至少兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)；
一在所述兩個(gè)或更多個(gè)時(shí)間點(diǎn)中的兩個(gè)之間，計(jì)算相對(duì)氧消耗、或rH的變化或rH的相對(duì)變化，或計(jì)算這些中的兩個(gè)或更多個(gè)；和
一基于rH值或這些計(jì)算的值中的一個(gè)或多個(gè)，測(cè)定過(guò)程流的微生物狀態(tài)。
[0056]通過(guò)測(cè)量在所述流中溶解氧濃度或rH或兩者，監(jiān)測(cè)在過(guò)程流中的微生物狀態(tài)的本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施方案，所述方法包括
一提供起源于所述過(guò)程的過(guò)程流；
一將過(guò)程流的樣品優(yōu)選從取樣點(diǎn)分批引導(dǎo)至測(cè)量單元；
一在兩個(gè)或更多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，測(cè)量在測(cè)量單元中樣品中的溶解氧濃度或rH或兩者；
一在所述兩個(gè)或更多個(gè)時(shí)間點(diǎn)中的兩個(gè)之間，基于計(jì)算的值或rH值中的一個(gè)或多個(gè)，測(cè)定過(guò)程流的微生物狀態(tài)，其中計(jì)算的值包括計(jì)算相對(duì)氧消耗，或rH的變化或rH的相對(duì)變化，或rH變化或溶解氧消耗的速率，或計(jì)算這些中的兩個(gè)或更多個(gè)。
[0057]任選，在所述流中測(cè)定的微生物狀態(tài)用于優(yōu)化生物殺滅劑程序，例如，用于選擇一種生物殺滅劑或多種生物殺滅劑和/或計(jì)算要加入到過(guò)程流中的生物殺滅劑的量或計(jì)量和/或選擇生物殺滅劑的加入點(diǎn)的位置。其還可用于識(shí)別系統(tǒng)中微生物問(wèn)題的位置和/或來(lái)源，在該系統(tǒng)中，過(guò)程流為可存在于例如槽、容器、制漿機(jī)和管道中的例如紙漿、廢紙、水循環(huán)和未處理的水的一部分。
[0058]任選，通過(guò)控制加入到過(guò)程流的生物殺滅劑的量、加入點(diǎn)的選擇或生物殺滅劑的類(lèi)型選擇或這三者的任何組合，在所述流中測(cè)定的微生物狀態(tài)用于控制(優(yōu)選自動(dòng)化地)過(guò)程流的微生物狀態(tài)。控制在所述流中的微生物狀態(tài)優(yōu)選包括控制加入到過(guò)程流的生物殺滅劑的量，優(yōu)選通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
[0059]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述方法還包括通過(guò)將生物殺滅劑加入到過(guò)程流，優(yōu)選通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，控制在所述過(guò)程流中的微生物狀態(tài)。
[0060]通過(guò)使用本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)在紙或板制造過(guò)程中，對(duì)于微生物生長(zhǎng)理想的階段是廢紙槽，其中廢紙可儲(chǔ)存長(zhǎng)時(shí)間段，例如2-10小時(shí)或甚至數(shù)天。
[0061]測(cè)定的微生物狀態(tài)還可用于在各槽中測(cè)定和控制過(guò)程流(例如紙或紙板制造過(guò)程的廢紙)的期望的延遲時(shí)間，因?yàn)榭赡苄枰^短的延遲時(shí)間，例如，如果在所述槽內(nèi)微生物生長(zhǎng)存在大的提高。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，本發(fā)明的裝置用于執(zhí)行該方法。
[0063]待分析的過(guò)程流可為任何含水或非含水液體，任選包含固體物質(zhì)。固體物質(zhì)可為懸浮的和/或膠態(tài)形式。過(guò)程流特別是在工業(yè)過(guò)程的水循環(huán)系統(tǒng)中的過(guò)程流，任何含水懸浮液，例如紙或紙板紙漿、廢水、紙涂料顏料、活化淤泥、無(wú)機(jī)淤泥或洗滌流，例如用于油鉆探或采礦的那些。過(guò)程流可起源于工業(yè)水系統(tǒng)或市政水系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，流由紙或紙板紙漿懸浮液組成，包括任選的添加劑。
[0064]過(guò)程流可為在過(guò)程中的流動(dòng)或流或?yàn)橥?，例如，樣品或?chǔ)槽的內(nèi)含物。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，使用分批取樣。將過(guò)程流引導(dǎo)至測(cè)量單元。當(dāng)測(cè)量單元填充有過(guò)程流樣品時(shí)，流動(dòng)中斷，以保持樣品在測(cè)量單元中。取樣通常通過(guò)將過(guò)程流引導(dǎo)通過(guò)測(cè)量容器一定的時(shí)間段(取樣時(shí)間)而實(shí)施，以得到代表性樣品。在取樣后，流動(dòng)中斷，以保持樣品在測(cè)量單元中。將樣品在測(cè)量單元中保持一定的時(shí)間段，即測(cè)量周期。在測(cè)量周期期間，至少在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)實(shí)施測(cè)量?；诖治龅牧鞯目傮w(平均)微生物狀態(tài)，評(píng)價(jià)用于測(cè)量周期的時(shí)間。優(yōu)選測(cè)量周期在I分鐘-3小時(shí)之間變化，更優(yōu)選15分鐘-2小時(shí)之間。測(cè)量的輸出的一個(gè)實(shí)例示于圖2。在該示例性系統(tǒng)中，取樣時(shí)間為15秒，溶解氧的測(cè)量周期為2小時(shí)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在整個(gè)測(cè)量周期期間實(shí)施測(cè)量，例如，在測(cè)量期間周期，例如在2小時(shí)期間，每分鐘記錄測(cè)量值60次。
[0066]至少在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)量的值(溶解氧濃度或pH和氧化還原電勢(shì)的組合或這兩者)用于計(jì)算氧消耗(Λ DO)、相對(duì)氧消耗(Λ D0%)、rH值(rH)、rH值的變化(Λ rH)和/或rH值的相對(duì)變化(ΛrΗ%)。
[0067]使用等式⑴計(jì)算氧消耗(mg/1):
【權(quán)利要求】
1.通過(guò)測(cè)量過(guò)程流中的溶解氧濃度或rH或兩者，監(jiān)測(cè)所述流中的微生物狀態(tài)的方法，所述方法包括 一提供起源于所述過(guò)程的過(guò)程流； 一將所述過(guò)程流的樣品分批引導(dǎo)至測(cè)量單元； 一在兩個(gè)或更多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，測(cè)量在所述測(cè)量單元中所述樣品中溶解氧濃度或rH或兩者； 一在所述兩個(gè)或更多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的兩個(gè)之間，計(jì)算相對(duì)氧消耗，或所述rH的變化或相對(duì)變化，或計(jì)算這些中的兩個(gè)或更多個(gè)，和 一基于計(jì)算的值中的一個(gè)或多個(gè)或基于所述rH值，確定所述過(guò)程流的微生物狀態(tài)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述過(guò)程流為工業(yè)流，優(yōu)選紙或紙板的紙漿懸浮液的流。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中測(cè)量所述樣品的溫度和所述測(cè)量單元中的壓力并任選用于所述計(jì)算。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中所述溶解氧濃度或rH或兩者的測(cè)量在恒定的壓力下或在恒定的溫度下或在溫度和壓力兩者恒定下進(jìn)行。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其中所述rH通過(guò)測(cè)量所述樣品的pH值和氧化還原電勢(shì)并計(jì)算所述rH值而確定。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其中所述測(cè)定微生物狀態(tài)的步驟包括使用以下等式來(lái)計(jì)算所述相對(duì)氧消耗:
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的方法，其中在測(cè)量周期開(kāi)始時(shí)或在測(cè)量周期之前取得所述溶解氧濃度和/或所述rH的初始值，以確定所述過(guò)程流條件是需氧還是厭氧。
8.權(quán)利要求7的方法，其中在初始測(cè)量中得到的結(jié)果用于由所述溶解氧濃度、rH或它們的組合選擇合適的測(cè)量參數(shù)，并任選將至少一部分這樣得到的結(jié)果用于監(jiān)測(cè)和/或控制所述過(guò)程流的微生物狀態(tài)。
9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法,其中軟傳感器,特別是基于Linquistic方程(LE)模型，用于幫助解釋測(cè)量數(shù)據(jù)和/或計(jì)算的數(shù)據(jù)和任選任何其它過(guò)程數(shù)據(jù)，以確定所述過(guò)程流的微生物狀態(tài)。
10.權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的方法，所述方法還包括通過(guò)控制加入到所述過(guò)程流的生物殺滅劑的量、加入點(diǎn)的選擇或生物殺滅劑類(lèi)型的選擇或這三個(gè)的任何組合，優(yōu)選自動(dòng)化地控制所述過(guò)程流的微生物狀態(tài)。
11.權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的方法，所述方法還包括通過(guò)將一定量的生物殺滅劑加入到所述過(guò)程流，優(yōu)選通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，控制所述流中的微生物狀態(tài)。
12.權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的方法，所述方法還包括識(shí)別要監(jiān)測(cè)的過(guò)程流，優(yōu)選選自紙漿、廢紙、水循環(huán)和未處理的水，和/或識(shí)別要監(jiān)測(cè)的這些過(guò)程流的位置，優(yōu)選選自槽、容器、制漿機(jī)和管道。
13.通過(guò)測(cè)量工業(yè)過(guò)程的過(guò)程流中溶解氧濃度或rH或兩者，用于監(jiān)測(cè)所述流中微生物狀態(tài)的在線裝置，所述裝置包含 一具有入口(23)和出口(24)的測(cè)量單元(10)，旨在容納待測(cè)量的樣品；和 一用于測(cè)量溶解氧的濃度的設(shè)備(6)或用于測(cè)量在所述測(cè)量單元(10)內(nèi)樣品的rH的設(shè)備(7)，或兩種設(shè)備。
14.權(quán)利要求13的裝置，所述裝置還包含用于將樣品引向所述測(cè)量單元(10)的入口導(dǎo)管(11)和用于將樣品引 導(dǎo)離開(kāi)所述測(cè)量單元(10)的出口導(dǎo)管(12)，所述入口導(dǎo)管(11)與過(guò)程管線(13)連接，從而所述入口導(dǎo)管允許從主過(guò)程管線(13)進(jìn)行側(cè)取。
15.權(quán)利要求13或14的裝置，其中用于測(cè)量所述樣品的rH的設(shè)備(7)包括用于測(cè)量氧化還原電勢(shì)的設(shè)備(7a)、用于測(cè)量pH值的設(shè)備(7b)以及基于所述pH值和氧化還原電勢(shì)計(jì)算所述樣品的rH的設(shè)備(7c)。
16.權(quán)利要求13-15中任一項(xiàng)的裝置，所述裝置還包含用于測(cè)量溫度的設(shè)備(8)和用于測(cè)量壓力的設(shè)備(9)。
17.權(quán)利要求13-16中任一項(xiàng)的裝置，所述裝置還包含用于控制和監(jiān)測(cè)所述裝置的功能的設(shè)備(19)。
18.權(quán)利要求13-17中任一項(xiàng)的裝置，所述裝置還包含用于計(jì)算要加入到所述過(guò)程管線(13)中的生物殺滅劑的量的設(shè)備(21)和用于將所述生物殺滅劑投料至所述過(guò)程管線(13)中的設(shè)備(22)。
19.權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的方法用于測(cè)定在紙或紙板制造過(guò)程的紙漿中的微生物狀態(tài)的用途。
20.權(quán)利要求13-18中任一項(xiàng)的裝置在權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的過(guò)程中的用途。
【文檔編號(hào)】G01N27/36GK103959059SQ201280059316
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月2日
【發(fā)明者】M.皮伊羅南, I.喬恩蘇, P.伊莫拉, K.詹斯森 申請(qǐng)人:凱米羅總公司