使用紫外-可見(uv-vis)光譜法測量過程物流中的處理劑、以及相關(guān)系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N檢測過程物流中的處理劑例如絮凝劑的量的方法，所述方法包括在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收性質(zhì)的步驟。還提供用于監(jiān)控和調(diào)節(jié)處理劑向過程物流的添加的方法和系統(tǒng)。
【專利說明】使用紫外-可見（UV-VIS)光譜法測量過程物流中的處理 劑、以及相關(guān)系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及過程物流（process stream)例如源自工業(yè)或處理過程的那些的處理。 更具體地，本申請涉及用于檢測過程物流中的處理劑的量的方法、以及監(jiān)控、調(diào)節(jié)和/或優(yōu) 化添加到所述過程物流的處理劑的量的方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在水和廢水處理期間，聚合物的使用是污泥脫水過程的盡管昂貴但是重要的部 分。大量的水溶性聚合物在世界各地的處理工廠中用于水和廢水處理（Chang等，2002)。在 廢水處理中需要聚合物以改善污泥濃縮和脫水的效率，且在飲用水處理中需要聚合物作為 絮凝劑以除去懸浮的固體物（Chadik和Amy 1983 ;Bolto, 1995)。
[0003] 合成聚合物可增加由明礬或基于鐵的凝結(jié)劑形成的絮凝物的尺寸和強度（Becker 等，2004)。此外，它們可代替在過濾器運行時間和污泥量上具有顯著改善的無機凝結(jié)劑。合 成聚合物還顯著減小所產(chǎn)生的固體物的體積并導(dǎo)致在污泥處理和處置成本方面的重要節(jié) 省。
[0004] 可用于聚合物的測量的分析方法是復(fù)雜的且需要高級的研宄設(shè)備、經(jīng)訓(xùn)練的人 員、以及可花費若干天的樣品的預(yù)處理和處理。更簡單的方法例如依賴于比色方法、滴定、 濁度和粘度的那些缺乏專一性和靈敏性，特別是在低的聚合物濃度下。因此，所述高級的和 更簡單的方法兩者都不適合用于在過程優(yōu)化領(lǐng)域中的實際應(yīng)用。也不存在可在線使用且可 提供關(guān)于所測得的聚合物濃度的實時信息的可利用的方法，這樣的方法這對于工業(yè)應(yīng)用將 是非常有價值的。另外，在一些情況中，在排放到環(huán)境中之前測量在流出物中的殘余聚合物 濃度也是必要的，且這已成為主要挑戰(zhàn)，特別是對于包含低的聚合物濃度（〇-l〇mg/L)的流 出物?？偟膩碚f，目前正缺乏用于測定水和基于水的淤漿中的聚合物濃度的簡單且靈敏的 方法。
[0005] 聚合物可占生物固體物處理中的操作和維護成本的最大部分（Chitikela和 Dentel，1998)，且這樣，以最成本有效的方式使用聚合物是重要的。除在污泥脫水期間使用 過量的聚合物的不必要的成本之外，聚合物的不足或過量投配（under-or over-dosing)將 產(chǎn)生非最優(yōu)的（less-than-optimal)脫水的污泥，增加經(jīng)處理的污泥的處置成本。因此，將 聚合物以其最優(yōu)投配量使用是重要的。這理想地需要在線和實時測量和調(diào)節(jié)聚合物投配量 的能力。
[0006] 盡管使用燒杯試驗裝置確定消化污泥的最優(yōu)投配量是容易的，但是該試驗花費 時間來進行，且最優(yōu)聚合物投配量可取決于廢水處理工廠（WWTP)流入物的特性在每小時 基礎(chǔ)上改變（Abu-Orf等，2003)。使用來自污泥脫水系統(tǒng)的濾液或離心液（centrate)作 為固體物脫水效力的指示物容許可靠的連續(xù)取樣方案和測量結(jié)果收集機制（Dentel和 Abu-Orf，1995)。當在調(diào)試期間超過最優(yōu)聚合物投配量時，在脫水期間在污泥離心液或濾液 中預(yù)期殘余聚合物濃度的增加。
[0007] 目前正缺乏用于檢測離心液或濾液中的殘余聚合物濃度的簡單工具。這樣的工具 可理想地在線使用，使得操作者將能夠容易地確定何時在來自污泥脫水系統(tǒng)的離心液或濾 液中存在過量的聚合物。Chang等（2002)使用核磁共振（NMR)來測量濾液樣品中的聚合物 濃度，且報導(dǎo)在帶壓濾液樣品中殘余聚合物濃度為約8mg/L。還使用粘度測量和膠體滴定分 析相同的濾液，且測得殘余聚合物濃度分別為1. 18和0. llmg/L。得出結(jié)論，NMR方法的收 率高于其它方法的收率。盡管是強有力的，但NMR程序?qū)τ谠趶U水處理工廠作為在線方法 使用是不切實際的，因為NMR是需要專業(yè)化的設(shè)備的高度專業(yè)化的技術(shù)且對于在研宄設(shè)施 外部的使用是不切實際的。
[0008] 若干研宄者已使用色譜法來鑒定飲用水樣品或飲用水污泥中的殘余聚合物。 Keenan等（1998)和Becker等（2004)使用尺寸排阻色譜法（SEC)來測量不同的飲用水樣 品中的聚合物殘余物。在增加明礬污泥中的聚合物投配量的情況下發(fā)現(xiàn)〇-l〇mg/L的濃度， 且在納米純的（nanopure)水中的聚合物的SEC方法的檢測極限為大約20yg/L，盡管在 明礬污泥上清液中發(fā)現(xiàn)檢測極限為大約66 μ g/L (Keenan等，1998)。使用聚電解質(zhì)的熒光 和標記，Becker等（2004)在標記之后實現(xiàn)了在純化的水中的聚合物的大約10 μ g/L的檢 測極限；然而，對于來自飲用水儲蓄器的水，對于聚電解質(zhì)的檢測極限增加到>l〇〇Ug/L。 Dentel等（2000)使用凝膠滲透色譜法來測量在廢水處理應(yīng)用中的聚合物殘余物，并報導(dǎo) 結(jié)果難以再現(xiàn)且所述方法在沒有進一步的工作的情況下不適合用于復(fù)雜的環(huán)境樣品。
[0009] Gehr等（1983)使用膠體滴定和試驗懸浮方法測量來自污水處理工廠的帶式壓濾 機的濾液中的殘余聚合物。對于相同的聚合物，發(fā)現(xiàn)0. 6mg/L(使用膠體滴定）和0. Img/ L(使用試驗懸浮）的濃度。Chang等（2002)與之前提到的NMR方法對比評價這兩種方法， 并發(fā)現(xiàn)膠體滴定和試驗懸浮方法低估了水樣品中存在的殘余聚合物的量。
[0010] 若干種用于聚合物殘余物檢測和分析的間接方法也已被使用，包括流動電流檢測 (Abu-Orf 和 Dentel 1997)、粘度（Abu-Orf 等，2003)和流動電勢（Byun 等，2007)。在一些 情況中，即，關(guān)于離心液的粘度測量結(jié)果，提供分析所必需的設(shè)備尚未被設(shè)計用于廢水處理 設(shè)施中，且在這些技術(shù)以全規(guī)模的實施方面，存在挑戰(zhàn)（Abu-Orf等，2003)。
[0011] 提供以上信息以使本 申請人:所認為的已知信息是與本發(fā)明可能相關(guān)的。既不一定 想要承認，也不應(yīng)被解釋為承認任何前述信息構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] (一）要解決的技術(shù)問題
[0013] 在本申請的一個方面中，提供檢測過程物流中的絮凝劑的量的方法，所述方法包 括在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收性質(zhì)的步驟。
[0014] (二）技術(shù)方案
[0015] 在本申請的另一方面中，提供用于調(diào)節(jié)添加到過程物流的處理劑的量的方法，所 述方法包括：
[0016] (i)在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收性 質(zhì)；
[0017] (ii)將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進 行比較；和
[0018] (iii) (a)如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則調(diào) 節(jié)添加到所述過程物流的處理劑的量，和
[0019] (b)重復(fù)步驟（i)、（ii)和（iii) (a)直到所測得的所述樣品的至少一種吸收性質(zhì) 在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，和此后保持添加到所述過程物流的處理劑的量；或
[0020] (iv)如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，則保持添 加到所述過程物流的處理劑的量。
[0021] 在本申請的又一方面中，提供用于調(diào)節(jié)或優(yōu)化添加到過程物流的處理劑的量的系 統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于進行以上方法的裝置。
[0022] 在本申請的還又一方面中，提供用于向過程物流添加處理劑的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包 括：
[0023] 用于向所述過程物流供應(yīng)一定量的處理劑的處理劑源；
[0024] 用于在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收 性質(zhì)的傳感器；和
[0025] 與所述傳感器和所述處理劑源通訊的控制器，其中所述控制器：
[0026] 將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進行比 較；
[0027] 確定是否應(yīng)調(diào)節(jié)供應(yīng)到所述過程物流的所述處理劑的量；和
[0028] 如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則調(diào)節(jié)供應(yīng)到 所述過程物流的所述處理劑的量，或
[0029] 如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，則保持供應(yīng)到 所述過程物流的所述處理劑的量。
[0030] 在本申請的又一方面中，提供用于監(jiān)控添加到過程物流的處理劑的量的方法，所 述方法包括：
[0031] (i)在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的監(jiān)控樣品的至少一種吸 收性質(zhì)；
[0032] (ii)將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進 行比較；和
[0033] (iii)如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則產(chǎn)生 信號。
[0034] 在本申請的還又一方面中，提供用于監(jiān)控添加到過程物流的處理劑的量的系統(tǒng)， 包括：
[0035] 用于在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收 性質(zhì)的傳感器；
[0036] 用于將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進 行比較的裝置；和
[0037] 用于在所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外時產(chǎn)生信號 的裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 為了本發(fā)明、以及它的其它方面和進一步特征的更好理解，參考下列描述，其將與 附圖結(jié)合使用，其中：
[0039] 圖1描繪不同聚合物在水中在Omg/L到20mg/L的一系列濃度下的200nm到300nm 的吸光度掃描：（a) Zetag 聚合物；（b) SNF 475 ; (c) SNF 4400 ; (d) SNF 4600 ;和（e) SNF 4800 〇
[0040] 圖2描繪不同聚合物在水中在20mg/L到100mg/L的一系列濃度下的200nm到 300nm 的吸光度掃描：（a) Zetag 聚合物；（b) SNF 475 ; (c) SNF 4400 ; (d) SNF 4600 ;和（e) SNF 4800〇
[0041] 圖3以圖形描繪不同聚合物在水中在Omg/L到20mg/L的一系列濃度下在200nm、 210nm和220nm下的吸光度和聚合物濃度之間的關(guān)系：（a) Zetag聚合物；（b) SNF 475 ; (c) SNF 4400 ;(d)SNF 4600 ;和（e)SNF 4800。
[0042] 圖4以圖形描繪不同聚合物在水中在20mg/L到100mg/L的一系列濃度下在 200nm、210nm和220nm下的吸光度和聚合物濃度之間的關(guān)系：（a)Zetag聚合物；(b) SNF 475 ; (c)SNF 4400 ;(d)SNF 4600 ;和（e)SNF 4800。
[0043] 圖5a以圖形描繪通過將圖3中對于全部五種聚合物（Zetag聚合物；SNF 475 ;SNF 4400 ;SNF 4600 ;和SNF 4800)描繪的結(jié)果組合而獲得的吸光度對濃度（0到20mg/L)的組 成校正曲線。
[0044] 圖5b以圖形描繪通過將圖4中對于全部五種聚合物（Zetag聚合物；SNF 475 ;SNF 4400 ;SNF 4600 ;和SNF 4800)描繪的結(jié)果組合而獲得的吸光度對濃度（20到100mg/L)的 組成校正曲線。
[0045] 圖6描繪從廢水處理工廠收集且用處于0mg/L到20mg/L的一系列濃度的Zetag 聚合物示蹤（spike)的離心液的不同稀釋物的200nm到300nm的吸光度掃描：（a) 100%離 心液；(b) 50%離心液；（c) 25%離心液；（d) 20%離心液；和（e) 10%離心液。
[0046] 圖7描繪從廢水處理工廠收集的離心液的200nm到300nm的吸光度掃描，所述離 心液已通過0.45 μ過濾器過濾，稀釋至（a) 10%;和（b) 25%;并用處于0mg/L到10mg/L的 一系列濃度的Zetag聚合物失蹤。
[0047] 圖8以圖形描繪從廢水處理工廠收集的離心液中在200nm、210nm和220nm下的 吸光度和Zetag聚合物濃度之間的關(guān)系，所述離心液已通過0. 45 μ過濾器過濾，稀釋至 (a) 10% ;和（b) 25% ;并用處于0mg/L到10mg/L的一系列濃度的Zetag聚合物失蹤。
[0048] 圖9描繪顯示連接到富含液體的物流的傳感器的根據(jù)本申請的一個或多個實施 例的系統(tǒng)。
[0049] 圖10描繪顯示傳感器、控制器、和連接到富含液體的物流的流量控制裝置的根據(jù) 本申請的一個或多個實施例的系統(tǒng)。
[0050] 圖11描繪顯示分離裝置、傳感器、控制器、和連接到富含液體的物流的流量控制 裝置的根據(jù)本申請的一個或多個實施例的系統(tǒng)。
[0051] 圖 12 : (a) Hydrex 3572 在蒸饋水中在 0. 05 至 lmg/L 的濃度下的 191. 5nm 到 300nm 的吸收光譜；和（b)在191. 5nm下的樣品吸光度和聚合物濃度的線性回歸。
[0052] 圖13 : (a) Hydrex 3572在蒸饋水中在1至10mg/L的濃度下的191. 5nm到300nm 的吸收光譜；和（b)在191. 5nm下的樣品吸光度和聚合物濃度的線性回歸。
[0053] 圖14 : (a)Hydrex 3572在蒸餾水中在10到20mg/L的濃度下的191. 5nm到300nm 的吸收光譜；和（b)在191. 5nm下的樣品吸光度和聚合物濃度的線性回歸。
[0054] 圖15描繪稀釋比為1 :50的離心液中的FloPolymer CB 4350聚合物的吸收光譜。
[0055] 圖16以圖形描繪在191. 5、200和210nm下的樣品（離心液）吸光度和FloPolymer CB 4350聚合物的聚合物濃度的線性回歸。
[0056] 圖17以圖形描繪用聚合物CA475處理的來自廢水處理工廠的污泥樣品的毛細管 抽吸時間（CST)/濾液體積和吸光度對聚合物投配量的圖。
[0057] 圖18以圖形描繪用聚合物CAB4500處理的來自廢水處理工廠的污泥樣品的毛細 管抽吸時間（CST)/濾液體積和吸光度對聚合物投配量的圖。
[0058] 圖19描繪Hydrex 6783聚合物（聚二烯丙基二甲基氯化銨（PolyDADMAC))在一系 列聚合物濃度下的190nm到240nm的吸光度掃描：(a)在500mL蒸餾水中的0· ImL至32mL 儲備聚合物溶液（0. 053重量％ );和（b)在500mL蒸餾水中的0. ImL至4mL儲備聚合物溶 液（0.053重量％ )。
[0059] 圖20描繪Hydrex 6704聚胺聚合物在一系列聚合物濃度下的190nm到240nm的 吸光度掃描：（a)在500mL蒸餾水中的0. ImL至32mL儲備聚合物溶液（0. 01重量％ );和 (b)在500mL蒸餾水中的0. ImL至4mL儲備聚合物溶液（0. 01重量％ )。
[0060] 圖21描繪氯化鐵、氯化亞鐵和明礬在蒸餾水中在50mg/L的濃度下的190nm到 250nm的吸光度掃描。
[0061] 圖22以圖形描繪氯化鐵在蒸餾水中在0至100mg/L的濃度范圍在190nm下的吸 光度和濃度之間的關(guān)系。
[0062] 圖23以圖形描繪氯化亞鐵在蒸餾水中在0至10mg/L的濃度范圍在190nm下的吸 光度和濃度之間的關(guān)系。
[0063] 圖24以圖形描繪明礬在蒸餾水中在0至1000mg/L的濃度范圍在190nm下的吸光 度和濃度之間的關(guān)系。

【具體實施方式】
[0064] 定義
[0065] 除非另外定義，在本文中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的 普通技術(shù)人員所通常理解的相同的含義。
[0066] 如在說明書和權(quán)利要求書中所使用的，單數(shù)形式"一個（種）（a，an)"和"所述 (該）"包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外說明。
[0067] 如本文中所使用的術(shù)語"包括"將理解為意指接著的列表是非窮舉性的且在適當 時可能包括或者可能不包括任何其它額外的合適的項目，例如一種或多種進一步的特征、 組分和/或成分。
[0068] 如本文中所使用的，"過程物流"指的是向其添加處理劑例如絮凝劑的物流。術(shù)語 過程物流意圖指的是與工業(yè)或處理過程有關(guān)的任何物流，且包括側(cè)線物流、再循環(huán)物流、以 及來自這樣的過程的流出物。在一個實施例中，所述過程物流為包括懸浮顆粒的基于水的 物流。在另一實施例中，所述過程物流源自工業(yè)（例如食品工業(yè)、飲料工業(yè)、紡織品、制造 等）或處理過程。示例性工業(yè)或處理過程為包括如下的處理的那些：飲用水源，家庭廢水， 工業(yè)廢水，污染的環(huán)境場所，飲用水污泥，家庭廢水污泥，工業(yè)廢水污泥，以及來自煤氣、石 油和采礦工業(yè)（例如來自油砂等）的尾料。
[0069] 如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，過程物流中的懸浮顆粒的濃度取決于它所源自的工 業(yè)或處理過程的類型而廣泛地改變。例如，源自飲用水或家庭廢水處理過程的過程物流典 型地具有低的懸浮顆粒濃度，而源自來自油砂或來自采礦工業(yè)的尾料的處理過程的過程物 流典型地具有更高的懸浮顆粒濃度。
[0070] 如本文中所使用的，"處理劑"指的是添加到過程物流以促進固體材料的聚集以用 于更容易的處理、分離或處置的任何試劑。示例性的處理劑為絮凝劑，例如聚合物或無機調(diào) 節(jié)劑。
[0071] 如本文中所使用的，"絮凝劑"指的是導(dǎo)致過程物流內(nèi)的某些材料聚集成固體聚集 體的試劑。所述聚集體可然后在任何分離過程中，例如在離心或過濾過程中除去。本申請 的方法、過程和系統(tǒng)可用于檢測、量化、監(jiān)控和/或調(diào)節(jié)任何絮凝劑的量，所述絮凝劑例如， 但不限于，合成聚合物、能生物降解的聚合物和無機調(diào)節(jié)劑。
[0072] 如本文中所使用的，術(shù)語"聚合物"意指相對高的分子質(zhì)量的分子，其結(jié)構(gòu)本質(zhì)上 包括得自相對低分子質(zhì)量的分子的單元的多次重復(fù)。如果單元中的一個或一些的添加或除 去對分子性質(zhì)具有可忽略的影響，則分子可被認為具有相對高的分子質(zhì)量（參見1996年的 IUPAC推薦）。在另一實施例中，聚合物包含官能團例如芳族環(huán)、羰基和多烯。
[0073] 用作絮凝劑的示例性合成聚合物可選自，但不限于，（丙烯酰胺）_(丙烯酸二甲基 氨基乙酯）共聚物、（丙烯酰胺）_(氯甲基化的丙烯酸二甲基氨基乙酯）共聚物、聚甲基 丙烯酸氨基烷基酯或其共聚物、聚丙烯?；ケ０饭簿畚?、聚胺例如季聚胺、聚酰胺基 胺、聚乙烯亞胺、雙氰胺、殼聚糖、聚丙烯酰胺、（聚丙烯酰胺）_(羧酸鹽）共聚物、（聚丙烯 酰胺）_(磺酸鹽）共聚物、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酸鹽例如聚丙烯酸鈉、（丙烯酰胺）_(丙烯 酸鈉）共聚物、羧甲基纖維素、（二烯丙基二甲基氯化銨）_(丙烯酸）共聚物、（二烯丙基二 甲基氯化銨）_(丙烯酰胺）共聚物、（丙烯酰胺）_(丙烯酸）_(氯甲基化的丙烯酸二甲基氨 基乙酯）共聚物、聚二烯丙基二甲基氯化銨（PolyDADMAC)、基于聚苯乙烯磺酸鈉的聚合物、 基于聚乙烯基磺酸鈉的聚合物、（丙烯酸）-(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸）共聚物、或 其混合物。在一個實施例中、所述合成聚合物為聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氯化銨、或 聚胺。在另一實施例中，所述合成聚合物為聚丙烯酰胺。
[0074] 在另一實施例中，所述合成聚合物為CIBA Zetag 7587、SNF FloPolymer CA 475、 SNF FloPolymer CA 4400、SNF FloPolymer CA 4600、SNF FloPolymer CA 4800、Hydrex 3572(威立雅公司（Veolia Inc·))、FloPolymer CB 4350 (SNF 公司（SNF Inc·))、CA475、 CAB4500、Hydrex 6783(PolyDADMAC)、Hydrex 6704(聚胺聚合物）、或其組合。
[0075] 示例性能生物降解的聚合物包括，但不限于，基于淀粉的聚合物和基于纖維素的 聚合物。
[0076] 示例性無機調(diào)節(jié)劑包括，但不限于，明礬、氯化鐵、氯化亞鐵、高氯化鋁、或石灰。 [0077] 如本文中所使用的，樣品的"吸收性質(zhì)"大體上指的是用于描述光與樣品的相互作 用的任何性質(zhì)。示例性的吸收性質(zhì)包括，但不限于，吸光度、透射率、反射和散射。在一個實 施例中，所述吸收性質(zhì)選自吸光度或透射率。
[0078] 用于檢測討稈物流中的處理劑的量的方法和相關(guān)討稈
[0079] 本申請涉及用于檢測過程物流中的處理劑的量的方法、過程和系統(tǒng)，包括測量由 所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收性質(zhì)的步驟。如在下面更詳細地描述的，該檢 測方法可引入到用于量化、監(jiān)控和/或調(diào)節(jié)過程物流中的處理劑的量的方法、過程、或系統(tǒng) 中。
[0080] 在由例如上述工業(yè)或處理過程之一產(chǎn)生的過程物流的處理期間，可將所述過程物 流脫水或濃縮以減少液體廢棄物的體積、或者以產(chǎn)生更像固體的廢棄物以用于處置或再利 用?？蓪⑺鲞^程物流分離成富含液體的物流和富含固體的物流。取決于來源，可將富含 固體的物流轉(zhuǎn)化成肥料或者以另外的方式處置。取決于所使用的分離技術(shù)，關(guān)于離心機和 過濾器，所述富含液體的物流也可分別稱作"離心液"或"濾液"。在一些情況中，可添加處 理劑例如絮凝劑（例如聚合物或無機調(diào)節(jié)劑），例如，以促進固體材料的聚集以用于更容易 的處理、分離或處置。添加這樣的試劑的過程稱為調(diào)試。
[0081] UV-Vis分光光度法可用于鑒別包含某些官能團，包括芳族環(huán)、羰基和多烯的聚合 物（Stuart，2002)。在廢水處理中使用的聚合物（S卩，聚丙烯酰胺）典型地包含羰基（Chang 等，2002)，且照這樣，UV-vis分光光度法應(yīng)為用于檢測在廢水處理和其它工業(yè)或處理過程 中使用的聚合物、以及其它處理劑的可行方法。
[0082] 新的方法被開發(fā)用于使用UV-vis光譜法測量液體和淤漿中的聚合物濃度。在 UV-vis范圍內(nèi)在低的和高的聚合物濃度兩者下都觀察到吸光度值和聚合物濃度之間的強 的線性關(guān)系。這容許通過簡單地測量其吸光度計算未知樣品中的聚合物濃度。代替吸光度， 可使用其它吸收相關(guān)性質(zhì)例如光透射率或散射。
[0083] 所述方法可用于液體例如飲用水、地表水、家庭廢水和工業(yè)廢水以及用于淤漿例 如水和廢水處理污泥、工業(yè)污泥、紙漿與造紙污泥、尾料和其它采礦廢棄物。
[0084] 在本申請的一個實施例中，提供檢測過程物流中的處理劑例如絮凝劑的量的方 法，包括在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收性質(zhì)的 步驟。
[0085] 在一個實施例中，所述過程物流為包括懸浮顆粒的基于水的物流。在另一實施例 中，所述過程物流來自工業(yè)或處理過程。在又一實施例中，所述工業(yè)或處理過程包括如下的 處理：飲用水源，家庭廢水，工業(yè)廢水，污染的環(huán)境場所，飲用水污泥，家庭廢水污泥，工業(yè)廢 水污泥，或來自煤氣、石油和采礦工業(yè)的尾料。
[0086] 在一個實施例中，所述絮凝劑為合成聚合物。在另一實施例中，所述合成聚合物 為：（丙烯酰胺）_(丙烯酸二甲基氨基乙酯）共聚物、（丙烯酰胺）_(氯甲基化的丙烯酸 二甲基氨基乙酯）共聚物、聚甲基丙烯酸氨基烷基酯或其共聚物、聚丙烯?；ケ０?共聚物、聚胺例如季聚胺、聚酰胺基胺、聚乙烯亞胺、雙氰胺、殼聚糖、聚丙烯酰胺、（聚丙烯 酰胺）_(羧酸鹽）共聚物、（聚丙烯酰胺）_(磺酸鹽）共聚物、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酸鹽例 如聚丙烯酸鈉、（丙烯酰胺）_(丙烯酸鈉）共聚物、羧甲基纖維素、（二烯丙基二甲基氯化 銨）-(丙烯酸）共聚物、（二烯丙基二甲基氯化銨）-(丙烯酰胺）共聚物、（丙烯酰胺）-(丙 烯酸）_(氯甲基化的丙烯酸二甲基氨基乙酯）共聚物、聚二烯丙基二甲基氯化銨、基于聚苯 乙烯磺酸鈉的聚合物、基于聚乙烯基磺酸鈉的聚合物、（丙烯酸）-(2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙烷磺酸）共聚物、或其混合物。在又一實施例中，所述合成聚合物為聚丙烯酰胺。
[0087] 在另一實施例中，所述絮凝劑為能生物降解的聚合物，例如基于淀粉的聚合物或 基于纖維素的聚合物。在還一實施例中，所述絮凝劑為無機調(diào)節(jié)劑，例如明礬、氯化鐵、氯化 亞鐵、高氯化鋁、或石灰。
[0088] 在又一實施例中，所述絮凝劑可包括組合的一種或多種聚合物和/或一種或多種 無機調(diào)節(jié)劑。這樣的組合可同時或順序地用在本文中提及的工業(yè)或處理過程中，并且可使 用本申請的方法、過程和系統(tǒng)來監(jiān)控、檢測、量化和/或調(diào)節(jié)以這樣的組合使用的試劑中的 一種或全部。
[0089] 在一個實施例中，所述至少一種吸收性質(zhì)選自吸光度和透射率。在具體實施例中， 所述至少一種吸收性質(zhì)為吸光度。
[0090] 在另一實施例中，在測量所述至少一種吸收性質(zhì)之前實施預(yù)處理步驟以除去所述 樣品中的固體材料或減少其量。在測量其在UV-Vis范圍內(nèi)的吸光度之前，可需要這樣的預(yù) 處理步驟以除去來自液體和淤漿樣品的顆粒和固體物或者減少其量。這可使用不同分離方 法，包括機械、物理和化學(xué)方法實現(xiàn)。在替代性實施例中，在測量所述至少一種吸收性質(zhì)之 前將所述樣品稀釋。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，精確的測量所需的樣品的稀釋程度將取 決于在原始樣品中的懸浮材料的量和性質(zhì)而改變。典型的污泥離心液的示例性的和非限制 性的稀釋范圍為約1 :1〇至約1 :150、約1 :25至約1 :150、或約I :50-1 :100。典型地，稀釋 使用水進行。
[0091] 在一個實施例中，所述處理劑在約150nm至約240nm的范圍內(nèi)呈現(xiàn)出吸光度的一 個最大值（或多個最大值）和/或呈現(xiàn)出高的吸光度。在另一實施例中，所述處理劑在約 170nm至約240nm、約170nm至約220nm、或約190nm至約220nm的范圍內(nèi)呈現(xiàn)出吸光度的一 個最大值（或多個最大值）和/或呈現(xiàn)出高的吸光度。在另一實施例中，所述處理劑為絮 凝劑，例如合成聚合物、能生物降解的聚合物、或無機調(diào)節(jié)劑。在又一實施例中，所述絮凝劑 為聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚胺、氯化鐵、氯化亞鐵、或明礬。在還一實施例 中，所述絮凝劑在約190nm的波長處呈現(xiàn)出高的吸光度。
[0092] 因此，在一個實施例中，用于獲得吸收性質(zhì)的測量結(jié)果的波長為約150nm到約 240nm。在另一實施例中，所述波長為約170nm到約240nm。在又一實施例中，所述波長為 約170nm到約220nm。在還又一實施例中，所述波長為約190nm到約220nm。在另一實施例 中，所述波長為約190nm。
[0093] 為了提高所述方法的靈敏度，應(yīng)在樣品和處理劑強烈地吸收光的波長處測量吸光 度。當使用不同的處理劑時，該波長可不同。
[0094] 存在于由用其處理的過程物流獲得的樣品中的聚合物的濃度可根據(jù)應(yīng)用廣泛地 變化。例如，對于廢水/污泥應(yīng)用，濾液/離心液中的聚合物濃度通常小于約l〇〇mg/L，且更 典型地小于或等于約20mg/L。在與煤氣、石油和采礦工業(yè)有關(guān)的應(yīng)用中，濾液/離心液中的 聚合物濃度可為數(shù)百mg/L，而在飲用水應(yīng)用中聚合物濃度可小于約lmg/L。
[0095] 在一個實施例中，所述工業(yè)或處理過程包括家庭廢水、工業(yè)廢水、家庭廢水污泥、 或工業(yè)廢水污泥的處理，且所述聚合物為合成聚合物并以小于約100mg/mL的濃度存在于 所述過程物流中。在另一實施例中，所述聚合物以小于或等于約20mg/mL的濃度存在于所 述過程物流中。
[0096] 在本申請的另一實施例中，提供用于調(diào)節(jié)添加到過程物流的處理劑的量的方法， 所述方法包括：
[0097] (i)在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收性 質(zhì)；
[0098] (ii)將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進 行比較；和
[0099] (iii) (a)如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則調(diào) 節(jié)添加到所述過程物流的處理劑的量，和
[0100] (b)重復(fù)步驟（i)、（ii)和（iii) (a)直到所測得的所述樣品的至少一種吸收性質(zhì) 在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，和此后保持添加到所述過程物流的處理劑的量；或 [0101] (iv)如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，則保持添 加到所述過程物流的處理劑的量。
[0102] 在另一實施例中，在所述工業(yè)或處理過程期間以預(yù)定的時間間隔重復(fù)步驟（i)、 (ii)、和（iii)或（iv)。這樣的預(yù)定時間間隔可由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地確定。
[0103] 在另一實施例中，所述處理劑為如上所述的絮凝劑。在另一實施例中，所述過程物 流如上所述。
[0104] 在另一實施例中，所述至少一種吸收性質(zhì)選自吸光度和透射率。
[0105] 在另一實施例中，所述至少一種吸收性質(zhì)為吸光度。在又一實施例中，所述預(yù)選值 通過包括如下的方法確定：
[0106] 以一系列的量向測試過程物流添加所述處理劑；
[0107] 在各個量的所述處理劑的添加之后從所述測試過程物流獲得測試樣品，和在小于 約250nm的波長下測量各測試樣品的吸光度；和
[0108] 繪制各測試樣品的吸光度對添加到所述測試過程物流的處理劑的量的圖，所述圖 形成總體上U形或V形的曲線，且所述預(yù)選值對應(yīng)于在所述圖中的最小值處或附近的吸光 度值。
[0109] 在還一實施例中，所述至少一種吸收性質(zhì)為透射率。
[0110] 在又一實施例中，所述預(yù)選值通過包括如下的方法確定：
[0111] 以一系列的量向測試過程物流添加所述處理劑；
[0112] 在各個量的所述處理劑的添加之后從所述測試過程物流獲得測試樣品，和在小于 約250nm的波長下測量各測試樣品的透射率；和
[0113] 繪制各測試樣品的透射率對添加到所述測試過程物流的處理劑的量的圖，所述圖 形成總體上倒轉(zhuǎn)的U形或V形的曲線，且所述預(yù)選值對應(yīng)于在所述圖中的最大值處或附近 的透射率值。
[0114] 在所述圖中的最小值處或附近的吸光度值可為相對于所述圖中的最小吸光度值 的偏差在例如約25%的范圍內(nèi)的值。在所述圖中的最大值處或附近的透射率值可為相對于 所述圖中的最大透射率值的偏差在例如約25%的范圍內(nèi)的值。
[0115] 在另一實施例中，所述波長如上所述。在另一實施例中，所述方法進一步包括在測 量所述至少一種吸收性質(zhì)之前從所述樣品除去固體材料的預(yù)處理步驟。在另一實施例中， 所述方法進一步包括在測量所述測試樣品的每一個的至少一種吸收性質(zhì)之前從所述測試 樣品的每一個除去固體材料的預(yù)處理步驟。在還一實施例中，所述方法進一步包括在測量 所述至少一種吸收性質(zhì)之前稀釋所述樣品。在又一實施例中，所述方法進一步包括在測量 所述測試樣品的每一個的至少一種吸收性質(zhì)之前稀釋所述測試樣品的每一個。
[0116] 如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，在處理劑的添加之間的時間將根據(jù)應(yīng)用（例如污泥 特性）而改變。添加到過程物流的處理劑（例如絮凝劑）的量也將根據(jù)應(yīng)用而改變且可由 本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地確定。例如，可根據(jù)由所述工業(yè)或處理過程回收的固體物的重量確 定處理劑的量。
[0117] 如果在有關(guān)波長處所測得的所述樣品的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的 預(yù)定范圍內(nèi)，則保持添加到所述過程物流的處理劑的量。如果在有關(guān)波長處所測得的所述 樣品的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則調(diào)節(jié)添加到所述過程物流的 處理劑的量。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，所述至少一種吸收性質(zhì)的圍繞所述預(yù)選值的值的預(yù) 定范圍將根據(jù)應(yīng)用而改變；例如，對于飲用水源的處理的預(yù)定范圍將可能比對于工業(yè)廢水 的處理的預(yù)定范圍窄。工廠操作者可根據(jù)工廠操作要求容易地確定絮凝劑的期望濃度，以 及選擇圍繞所述至少一種吸收性質(zhì)的預(yù)選值的合適范圍。例如，所述樣品的所述至少一種 吸收性質(zhì)的預(yù)定范圍可定義為相對于預(yù)選值的偏差在某一百分數(shù)范圍內(nèi)。在一些實施例 中，所述預(yù)定范圍可定義為，例如，相對于所述預(yù)選值的偏差在約75%、70%、65%、60%、 55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%、或 5% 的范圍內(nèi)。在其它實施 例中，所述預(yù)定范圍可定義為相對于所述預(yù)選值的偏差在約20%、19%、18%、17%、16%、 15%、14%、13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、或1%的范圍內(nèi)。
[0118] 在小于約250nm的波長下測量的由所述過程物流獲得的樣品的所述至少一種吸 收性質(zhì)的預(yù)選值與所述過程物流中的所述處理劑的期望濃度對應(yīng)。所述處理劑例如合成聚 合物的期望濃度可根據(jù)應(yīng)用基于法定極限值，和/或可基于其它因素，例如，實現(xiàn)濾餅固體 物的最大化、和/或濾液和離心液品質(zhì)的最大化的處理劑的最優(yōu)濃度。由所述過程物流獲 得的樣品的所述至少一種吸收性質(zhì)的預(yù)選值可因此為與所述過程物流中的所述處理劑的 最優(yōu)濃度對應(yīng)的最優(yōu)值。如本領(lǐng)域熟練工作人員將容易地理解的，所述處理劑的最優(yōu)濃度 可為絕對最優(yōu)值（即，將產(chǎn)生最高品質(zhì)濾液和離心液品質(zhì)的值），或者其可為足以獲得具有 足以滿足特定過程的要求的品質(zhì)的濾液和離心液的值。例如，飲用水過程的品質(zhì)要求將顯 著不同于廢水處理過程的要求，在廢水處理過程中，輸出物將被丟棄或用于下游應(yīng)用且具 有比飲用水少的嚴格的要求。
[0119] 因此，除測量樣品中的聚合物濃度之外，所述方法在確定在調(diào)試期間所需的最優(yōu) 聚合物投配量方面也是有用的。當超過最優(yōu)聚合物投配量時，將在離開分離過程的液體物 流中觀察到聚合物濃度的增加。
[0120] 例如，下面的實例3涉及污泥脫水過程中的聚合物投配量的優(yōu)化。在該實例中，基 于吸光度（在191. 5nm下）對聚合物投配量的圖（其產(chǎn)生總體上U形或V形的曲線）（參見 圖17和18)中的最小值選擇對應(yīng)于聚合物的期望濃度的樣品吸光度的預(yù)選值。脫水測試 (毛細管抽吸時間（CST)和濾液體積）的結(jié)果也描繪在圖17和18中的Y軸上，且由這些圖， 可確定樣品吸光度的預(yù)選（最優(yōu)）值對應(yīng)于最高濾液體積和最低毛細管抽吸時間（CST)。
[0121] 參照圖17和18,當樣品吸光度超過所述預(yù)選值時，其可落在總體上U形或V形的 曲線中的最小值的任一側(cè)。如果所述樣品吸光度落在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則增 加或減少聚合物投配量以使由所述過程物流獲得的樣品的吸光度在圍繞所述預(yù)選值的預(yù) 定范圍內(nèi)將是必要的?？蛇f增地進行這樣的調(diào)節(jié)直到在相關(guān)波長下所測得的所述樣品的至 少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)。此外，通過例如使用合適的算法，例如最 小值或最大值搜索算法，可以連續(xù)或半連續(xù)方式進行最優(yōu)聚合物投配量的在線監(jiān)控和自動 控制。特別地，通過使用將引入到本文中描述的控制器中的最小值或最大值搜索算法可使 搜索原理自動化。這在下面的節(jié)中更詳細地討論。
[0122] 在本申請的又一實施例中，提供用于監(jiān)控添加到過程物流的處理劑的量的方法， 所述方法包括：
[0123] (i)在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的監(jiān)控樣品的至少一種吸 收性質(zhì)；
[0124] (ii)將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進 行比較；和
[0125] (iii)如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則產(chǎn)生 信號。
[0126] 在一個實施例中，所述方法進一步包括如下的步驟：
[0127] (iv)如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則調(diào)節(jié)添 加到所述過程物流的聚合物的量。
[0128] 在又一實施例中，所述方法進一步包括如下的步驟：
[0129] (V)在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的額外的監(jiān)控樣品的至少 一種吸收性質(zhì)；
[0130] (vi)將步驟（V)的所測得的至少一種吸收性質(zhì)和所述預(yù)選值進行比較；和
[0131] (vii)如果步驟（V)的所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍 夕卜，則保持所述信號；
[0132] 重復(fù)步驟（iv)、（V)、（Vi)和（Vii)直到所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù) 選值的預(yù)定范圍內(nèi)；和
[0133] 如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，則終止所述信 號；或者
[0134] (Viii)如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，則終止 所述信號。
[0135] 在還一實施例中，所述調(diào)節(jié)包括降低添加到所述過程物流的聚合物的量。
[0136] 在又一實施例中，所述產(chǎn)生信號的步驟包括激活警報器。在另一實施例中，所述終 止信號的步驟包括使所述警報器失活。
[0137] 在另一實施例中，所述過程物流如上所述。
[0138] 在另一實施例中，所述處理劑為絮凝劑，如上所述。
[0139] 在另一實施例中，所述至少一種吸收性質(zhì)選自吸光度和透射率。在又一實施例中， 所述至少一種吸收性質(zhì)為吸光度。
[0140] 在另一實施例中，所述波長如上所述。
[0141] 在還一實施例中，所述方法進一步包括在測量所述至少一種吸收性質(zhì)之前從所述 監(jiān)控樣品除去固體材料的預(yù)處理步驟。在另一實施例中，所述方法進一步包括在測量所述 至少一種吸收性質(zhì)之前稀釋所述監(jiān)控樣品。
[0142] 在實例1、2和3中概述的研宄中，使用基于聚丙烯酰胺的合成聚合物。所述方法 也可用于測量其它有機和無機調(diào)節(jié)劑、絮凝劑和其它處理劑的濃度。實例4說明使用非聚 丙烯酰胺合成聚合物、以及無機調(diào)節(jié)劑的方法的用途。
[0143] 用于向討稈物流添加處理劑的系統(tǒng)
[0144] 在線紫外-可見分光計或類似的傳感器是在市場上可得到的并具有產(chǎn)生實時的 或幾乎實時的吸光度數(shù)據(jù)的能力。基于在本研宄中發(fā)明的聚合物測量方法，可如附圖中所 說明的開發(fā)手動操作或者部分或全部自動化的聚合物投配量和脫水優(yōu)化系統(tǒng)。
[0145] 在本申請的一個實施例中，提供用于調(diào)節(jié)或優(yōu)化添加到過程物流的處理劑的量的 系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于進行上述方法的裝置。在一個實施例中，所述裝置包括配置成測量 所述至少一種吸收性質(zhì)的分光光度計。在又一實施例中，所述過程物流來自工業(yè)或處理過 程，且所述分光光度計被定位成與所述工業(yè)或處理過程同步地（in line with)測量所述至 少一種吸收性質(zhì)。
[0146] 在本申請的還又一實施例中，提供用于向過程物流添加處理劑的系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 包括：
[0147] 用于向所述過程物流供應(yīng)一定量的處理劑的處理劑源；
[0148] 用于在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收 性質(zhì)的傳感器；和
[0149] 與所述傳感器和所述處理劑源通訊的控制器，其中所述控制器：
[0150] 將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進行比 較；
[0151] 確定是否應(yīng)調(diào)節(jié)供應(yīng)到所述過程物流的所述處理劑的量；和
[0152] 如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則調(diào)節(jié)供應(yīng)到 所述過程物流的所述處理劑的量，或
[0153] 如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，則保持供應(yīng)到 所述過程物流的所述處理劑的量。
[0154] 在另一實施例中，所述控制器在確定是否應(yīng)調(diào)節(jié)處理劑的量時使用最小值和最大 值搜索算法。
[0155] 在本申請的還又一實施例中，提供用于監(jiān)控添加到過程物流的處理劑的量的系 統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0156] 用于在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收 性質(zhì)的傳感器；
[0157] 用于將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進 行比較的裝置；和
[0158] 用于在所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外時產(chǎn)生信號 的裝置。
[0159] 在另一實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括用于在所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞 所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外時調(diào)節(jié)添加到所述過程物流的聚合物的量的裝置。在另一實施例 中，所述調(diào)節(jié)包括降低添加到所述過程物流的聚合物的量。
[0160] 在又一實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括用于在所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞 所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)時終止信號的裝置。在還一實施例中，所述用于產(chǎn)生信號的裝置 包括警報器的激活。在又一實施例中，所述用于終止信號的裝置包括警報器的失活。
[0161] 在另一實施例中，所述過程物流如上所述。
[0162] 在另一實施例中，所述處理劑為絮凝劑，如上所述。
[0163] 在另一實施例中，所述至少一種吸收性質(zhì)選自吸光度和透射率。在又一實施例中， 所述至少一種吸收性質(zhì)為吸光度。
[0164] 在另一實施例中，所述波長如上所述。
[0165] 在另一實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括用于在測量所述至少一種吸收性質(zhì)之前預(yù) 處理所述樣品以從所述樣品除去固體材料的裝置。在還又一實施例中，所述系統(tǒng)進一步包 括用于在測量所述至少一種吸收性質(zhì)之前稀釋所述樣品的裝置。
[0166] 在另一實施例中，所述傳感器包括分光光度計。在還又一實施例中，所述過程物流 來自工業(yè)或處理過程，且所述分光光度計被定位成與所述工業(yè)或處理過程同步地測量所述 至少一種吸收性質(zhì)。
[0167] 本申請的示例性的且非限制性的系統(tǒng)說明于圖9至11中。
[0168] 參照圖9, Ql為液體或淤漿物流，Q2為處理劑物流或者帶有處理劑的液體或淤漿 物流，且Q3為與處理劑混合的液體或淤漿物流。系統(tǒng)包括表示為Sl的分離裝置，其將進入 的物流分離成富含液體的（Q5)物流和富含固體的（Q4)物流。連接到所述富含液體的物流 的傳感器S2基于所測得的吸光度或相關(guān)值產(chǎn)生響應(yīng)。
[0169] 本申請的替代性實施例說明于圖10中，其中Ql為液體或淤漿物流，Q2為處理劑 物流或帶有處理劑的液體或淤漿物流，且Q3為與處理劑混合的液體或淤漿物流。Sl表示分 離裝置，其將進入的物流分離成富含液體的（Q5)物流和富含固體的（Q4)物流。S2為連接 到所述富含液體的物流Q6的傳感器，其基于所測得的吸光度或相關(guān)值產(chǎn)生響應(yīng)?；谒鶞y 得的所述富含液體的物流的吸光度或相關(guān)值，S2產(chǎn)生信號，其被傳輸?shù)娇刂破鱏3。使用例 如預(yù)編程序的算法的控制器S3確定流量控制裝置S4的適當響應(yīng)，以控制處理劑的進入流 動物。流量控制裝置S4響應(yīng)來自S3的信號并控制或調(diào)節(jié)進入到流動物Q3的處理劑的流 量。
[0170] 根據(jù)本申請的一個或多個實施例，裝置Sl能夠?qū)⑦^程物流分離成兩股或更多股 物流，例如富含液體的物流和富含固體的物流，且可為真空過濾器、壓濾機、離心分離機、帶 型壓濾機、螺旋壓機等。所述分離裝置可處理進入的流體以產(chǎn)生富含液體的物流，其可包含 例如，小于約0. 5%的固體物，或者，在一些情況中，小于約0. 1%的固體物。所述富含液體 的物流還可在下游單元操作中被進一步處理。例如，所述富含液體的物流可被進一步純化、 再循環(huán)用于進一步的處理、排放到環(huán)境中、或者以另外的方式處置。如上所述，關(guān)于離心機 和過濾器，所述富含液體的物流也分別稱作"離心液"或"濾液";這些術(shù)語可以可互換地使 用。
[0171] 所述富含固體的（"濾餅"）物流中的材料可經(jīng)歷進一步的處理、被丟棄、或者以另 外的方式處置。例如，生物固體物可最終被轉(zhuǎn)化成肥料，或存儲用于以垃圾處置。富含固體 的物流還可包含殘余量的液體。脫水的或濃縮的物流可包含任何濃度的固體物。例如，所述 脫水的或濃縮的物流可包含大于約5%的固體物、大于約15%的固體物、或約18到約25% 的固體物。在某些實施例中，所述物流可包含約5%到約7%的固體物、約40%到約50%的 固體物、或約20%到約60%的固體物。其它固體物濃度也是可能的。
[0172] 在本文中描述的系統(tǒng)中，控制器S3可為可檢測和/或接收來自傳感器S2的進入 的信號、確定和/或產(chǎn)生對于流量控制裝置S4的適當響應(yīng)、以及向流量控制裝置S4傳輸信 號以給出所述適當響應(yīng)的任何系統(tǒng)或機構(gòu)?？刂破鱏3可為，例如，機械控制器、氣動控制 器、計算機、半導(dǎo)體芯片等?？刂破鱏3可引入到反饋或前饋控制環(huán)路中。在一些實施例中， 所述控制器可包括可安排處理系統(tǒng)中的一種或多種物流的特性以處理和/或確定進入Q2 中的處理劑的最優(yōu)流速的算法。所述算法可為適合用于確定對于流量控制裝置S的適當響 應(yīng)的任何算法且可包括程序或技術(shù)例如最小值或最大值搜索程序、模糊邏輯技術(shù)、或可基 于歷史數(shù)據(jù)或其趨勢確定最優(yōu)值的任何算法。控制器S3可為"硬連線的"系統(tǒng)，或者所述 控制器可為在需要時可編程的和可修改的。所述算法可為預(yù)定算法或其可為對于變化的處 理條件，例如在其中流動物是脈動的或無規(guī)則地分布的過程中可適應(yīng)的算法。
[0173] 在本文中描述的系統(tǒng)中，流量控制裝置S4可為可調(diào)節(jié)進入Q2中的處理劑的流量 的任何裝置。例如，流量控制裝置S4可為閥或泵。在一個實施例中，作為實例，可為流量控 制裝置S4的一部分的泵的吞吐率可響應(yīng)于來自控制器S3的信號而改變。在另一實施例 中，所述泵可響應(yīng)于來自控制器S3的信號被激活或失活。在還其它的實施例中，閥可為流 量控制裝置S4的部分且可用于調(diào)節(jié)處理劑的流量。例如，所述閥可為旋塞閥、閘式閥、隔膜 閥、球心閥、蝶形閥等，且響應(yīng)于來自控制器S3的信號，所述閥可在一些實施例中通過全部 打開和閉合、或者通過部分地打開和閉合進行響應(yīng)。也可設(shè)計用于調(diào)節(jié)進入處理劑物流Q2 中的處理劑的流量的其它方法。例如，可通過向處理劑物流適當添加稀釋劑來控制物流Q2 中的處理劑的濃度。
[0174] 在圖10中說明的系統(tǒng)的一個實施例中，所述系統(tǒng)用于聚合物投配量和脫水優(yōu)化。 使用預(yù)編程序的算法（例如在使用吸光度時的最小值搜索算法）的控制器S3確定對應(yīng)裝 置S4的適當響應(yīng)以控制絮凝劑的進入流量。圖10的系統(tǒng)的這些實施例的潛在應(yīng)用包括， 但不限于，對于如下的處理過程：
[0175] 1)飲用水污泥：在該應(yīng)用中，Ql為由飲用水處理產(chǎn)生的污泥。Sl為用于污泥的機 械分離裝置（例如離心機、帶式壓濾機等）或濃縮器或沉降槽。Q2包括絮凝劑。Q4對應(yīng)于 收集的固體物或污泥，且Q5為流出的水。S2包括在線UV-vis分光光度計。組成部分的剩 余部分如上定義。
[0176] 對于實施例（2)至（5)，未具體描述的組成部分與以上對于（1)概述的那些類似。
[0177] 2)家庭廢水（污水）污泥：在該應(yīng)用中，Ql為由家庭廢水處理產(chǎn)生的污泥。Sl為 機械分離裝置（例如離心機、帶式壓濾機等）或濃縮器，沉降槽或浮選槽。
[0178] 3)工業(yè)廢水污泥：在該應(yīng)用中，Ql為由家庭廢水處理產(chǎn)生的污泥。Sl為機械分離 裝置（例如離心機、帶式壓濾機等）或濃縮器、沉降槽或浮選槽。
[0179] 4)工業(yè)淤漿：在該應(yīng)用中，Ql為來自工業(yè)廢棄物物流的淤漿。Sl為機械分離裝置 (例如離心機、帶式壓濾機等）或濃縮器，沉降槽或浮選槽。
[0180] 5)來自煤氣、石油和采礦工業(yè)的尾料：在該應(yīng)用中，Ql為由煤氣、石油和采礦工業(yè) 產(chǎn)生的尾料。Sl為重力濃縮器、儲蓄器、或機械分離裝置。
[0181] 在另一實施例中，圖10中說明的系統(tǒng)可用于檢測和調(diào)節(jié)聚合物投配量。在另一實 施例中，組成部分S3是任選的。在另一實施例中，S3存在且確定對于裝置S4的適當響應(yīng)， 以控制處理劑例如絮凝劑的進入流量。在另一實施例中，所述系統(tǒng)基于預(yù)設(shè)值監(jiān)控和調(diào)節(jié) 聚合物投配量。在又一實施例中，省略組成部分S3且所述系統(tǒng)可簡單地用于監(jiān)控聚合物濃 度。圖10的系統(tǒng)的這些實施例的潛在應(yīng)用包括，但不限于，對于如下的處理過程：
[0182] 1)飲用水：在該應(yīng)用中，Ql可為原料/未處理的水（例如河水、湖水或地下水）。 Ql包含需要被除去的有機和無機顆粒。Q2包括絮凝劑。Sl可典型地為基于重力沉降除去 顆粒的沉降槽（也稱作沉淀槽或澄清器）。Sl也可為浮選槽，其通過使顆粒上浮到所述槽 的表面而除去所述顆粒。Q4對應(yīng)于收集的固體物或污泥。Q5為流出的水，其延續(xù)到下一處 理步驟。S2包括在線UV-vis分光光度計。可接續(xù)警報器，如果超過預(yù)定/預(yù)設(shè)聚合物濃 度，則所述警報器被自動接通。如果這發(fā)生，則可通過S3和S4(任選的）自動地降低添加 到Ql的聚合物。組成部分的剩余部分如上定義。
[0183] 對于實施例（2)至（8)，未具體描述的組成部分與對于（1)概述的那些類似。
[0184] 2)家庭廢水（污水）：在該應(yīng)用中，Ql為包含需要被除去的有機和無機顆粒的家 庭廢水（污水）。Sl為初級沉降槽、二級沉降槽、或三級沉降槽。
[0185] 3)工業(yè)廢水：在該應(yīng)用中，Ql為包含需要被除去的有機和無機顆粒的來自工業(yè)過 程（例如食品工業(yè)，飲料工業(yè)，紡織品，制造等）的工業(yè)廢水。Sl為初級沉降槽、二級沉降 槽、或三級沉降槽。
[0186] 4)環(huán)境補救/污染的場所的清潔：在這樣的過程中，可使用聚合物且它們必須被 測量和控制以不超過預(yù)定濃度。在該實施例中，Ql可為污染的濕地水，且Sl可為沉降槽。
[0187] 5)飲用水污泥：在該應(yīng)用中，Ql為由飲用水處理產(chǎn)生的污泥，且Sl為用于污泥的 濃縮器或沉降槽。
[0188] 6)家庭廢水（污水）污泥：在該應(yīng)用中，Ql為由家庭廢水處理產(chǎn)生的污泥，且Sl 為用于廢水污泥的濃縮器、沉降槽、或浮選槽。
[0189] 7)工業(yè)廢水污泥：在該應(yīng)用中，Ql為由工業(yè)廢水處理產(chǎn)生的污泥，且Sl為用于工 業(yè)污泥的濃縮器、沉降槽、或浮選槽。
[0190] 8)來自煤氣、石油和采礦工業(yè)的尾料：在該應(yīng)用中，Ql為由煤氣、石油和采礦工業(yè) 產(chǎn)生的尾料。Sl為重力濃縮器或儲蓄器。
[0191] 圖11說明本申請的又一實施例，其中Ql為液體或淤漿物流，Q2為處理劑物流或 者帶有處理劑的液體或淤漿物流，且Q3為與處理劑混合的液體或淤漿物流。Sl表示分離裝 置，其將進入的物流分離成富含液體的（Q5)物流和富含固體的（Q4)物流。Q6為與下面定 義的組成部分S2、S3、S4和S5通訊的富含液體的物流。S5為連接到所述富含液體的物流 的分離裝置，其從所述富含液體的物流除去有機和無機顆粒以及固體物。S2為在S5之后的 連接到所述富含液體的物流的傳感器，其基于所測得的吸光度或相關(guān)值例如透射率產(chǎn)生響 應(yīng)?；谒鶞y得的所述富含液體的物流的吸光度或相關(guān)值，S2產(chǎn)生信號，所述信號被傳輸 到控制器S3。使用例如預(yù)編程序的算法的控制器S3確定對于流量控制裝置S4的適當響應(yīng) 以控制處理劑的進入流量。S4響應(yīng)于來自S3的信號并控制或調(diào)節(jié)進入流動物Q3的處理劑 的流量。
[0192] 關(guān)于組成部分S5，這類分離裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。例如，可使用快速旋轉(zhuǎn) 或渦旋過濾器、或者離心機或過濾系統(tǒng)。
[0193] 以上聚合物投配量測量和優(yōu)化系統(tǒng)的其它變型是可能的。例如，分離裝置S5和傳 感器S2可剛好位于主分離裝置Sl之前或者剛好位于Sl之后或者兩者?？蓪㈩~外的傳感 器、控制器、流量控制和分離裝置與流動物物流Ql、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6 -起添加到所述系 統(tǒng)。
[0194] 將理解，在本申請的實施例中可使用多種構(gòu)造。例如，可使用多個傳感器或控制器 來控制進入所述系統(tǒng)中的處理劑的流量。也可使用來自所述系統(tǒng)外部的信號來控制或指示 處理劑的添加。例如，位于上游的過程可將適當信號傳輸?shù)娇刂破鱏3?？刂破鱏3可然后利 用該信息來確定對于流量控制裝置S4的適當響應(yīng)。因此，對于特定的過程，可在期望時對 如本文中所描述的處理系統(tǒng)進行調(diào)整。
[0195] 在一些情況中，本申請的系統(tǒng)可包括除具體說明的那些之外的額外的組成部分。 在UV-vis范圍內(nèi)測量樣品的吸光度之前將樣品稀釋可為需要的，且可通過例如使用在線 系統(tǒng)和清潔的水源實現(xiàn)。同樣，額外的過程物流也可進入到所述系統(tǒng)中，或者進入的過程物 流和處理劑物流的混合可在分離裝置內(nèi)發(fā)生。所述分離裝置也可產(chǎn)生不同于上述物流的額 外的物流，或者其它單元操作可位于所述處理系統(tǒng)內(nèi)。
[0196] 為了獲得對本文中描述的本發(fā)明的更好理解，闡述下列實例。應(yīng)理解，這些實例僅 用于說明的目的。因此，它們不應(yīng)以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0197] 實施例
[0198] 實例1 :使用紫外-可見（UV-VIS)光譜法測量聚合物濃度
[0199] 本研宄的目標是開發(fā)使用UV-vis光譜法來測定殘余聚合物濃度的方法。具體地， 本研宄的目標是開發(fā)使用UV-vis光譜法測量水和污泥離心液中的殘余聚合物濃度的快速 且簡單的方法。該成功的方法可被用于例如聚合物投配量優(yōu)化和在水和廢水處理工廠的脫 水自動化系統(tǒng)的開發(fā)。
[0200] 材料和方法
[0201] 聚合物
[0202] 在實驗中使用在污泥脫水中通常使用的五種陽離子聚合物。所述聚合物及其特 性，包括大致的電荷密度和分子量，列于表1中。
[0203] 表1.陽離子聚合物的特性

【權(quán)利要求】
1. 一種檢測過程物流中的絮凝劑的量的方法，所述方法包括在小于約250nm的波長下 測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收性質(zhì)的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述過程物流為包括懸浮顆粒的基于水的物流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述過程物流來自工業(yè)或處理過程。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述工業(yè)或處理過程包括如下的處理；飲用水源， 家庭廢水，工業(yè)廢水，污染的環(huán)境場所，飲用水污泥，家庭廢水污泥，工業(yè)廢水污泥，或來自 煤氣、石油和采礦工業(yè)的尾料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中所述絮凝劑為合成聚合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述合成聚合物為；（丙締酷胺）-(丙締酸二甲 基氨基己醋）共聚物、（丙締酷胺）-(氯甲基化的丙締酸二甲基氨基己醋）共聚物、聚甲基 丙締酸氨基燒基醋或其共聚物、聚丙締酷基醋丙締酷胺共聚物、聚胺例如季聚胺、聚酷胺基 胺、聚己締亞胺、雙氯胺、殼聚糖、聚丙締酷胺、（聚丙締酷胺）-(駿酸鹽）共聚物、（聚丙締 酷胺）-(橫酸鹽）共聚物、聚環(huán)氧己燒、聚丙締酸鹽例如聚丙締酸鋼、（丙締酷胺）-(丙締 酸鋼）共聚物、駿甲基纖維素、（二締丙基二甲基氯化錠）-(丙締酸）共聚物、（二締丙基二 甲基氯化錠）-(丙締酷胺）共聚物、（丙締酷胺）-(丙締酸）-(氯甲基化的丙締酸二甲基 氨基己醋）共聚物、聚二締丙基二甲基氯化錠、基于聚苯己締橫酸鋼的聚合物、基于聚己締 基橫酸鋼的聚合物、（丙締酸）-(2-丙締酷胺基-2-甲基丙燒橫酸）共聚物、或其混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中所述合成聚合物為聚丙締酷胺。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中所述絮凝劑為能生物降解的聚合物， 例如基于淀粉的聚合物或基于纖維素的聚合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中所述絮凝劑為無機調(diào)節(jié)劑，例如明 孤、氯化鐵、氯化亞鐵、高氯化侶、或石灰。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其中所述至少一種吸收性質(zhì)選自吸光度 和透射率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其中所述至少一種吸收性質(zhì)為吸光度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其中所述波長為約150nm到約240nm。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其中所述波長為約170nm到約240nm。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法，其中所述波長為約170nm到約220nm。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，進一步包括在測量所述至少一種吸收 性質(zhì)之前從所述樣品除去固體材料的預(yù)處理步驟。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的方法，進一步包括在測量所述至少一種吸收 性質(zhì)之前稀釋所述樣品。
17. -種用于調(diào)節(jié)添加到過程物流的處理劑的量的方法，所述方法包括： (i) 在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收性質(zhì)； (ii) 將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進行比 較訊 (iii) (a)如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則調(diào)節(jié)添 加到所述過程物流的處理劑的量，和 化）重復(fù)步驟（i)、（U)和（iii) (a)直到所測得的所述樣品的至少一種吸收性質(zhì)在圍 繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，和此后保持添加到所述過程物流的處理劑的量；或 (iv)如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，則保持添加到 所述過程物流的處理劑的量。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述過程物流為包括懸浮顆粒的基于水的物 流。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其中所述過程物流來自工業(yè)或處理過程。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述工業(yè)或處理過程包括如下的處理；飲用水 源，家庭廢水，工業(yè)廢水，污染的環(huán)境場所，飲用水污泥，家庭廢水污泥，工業(yè)廢水污泥，或來 自煤氣、石油和采礦工業(yè)的尾料。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中在所述工業(yè)或處理過程期間W預(yù)定的時間 間隔重復(fù)步驟（i)、（ii)、和（iii)或（iv)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17至21中任一項所述的方法，其中所述處理劑為絮凝劑。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述絮凝劑為合成聚合物。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述合成聚合物為；（丙締酷胺）-(丙締酸二甲 基氨基己醋）共聚物、（丙締酷胺）-(氯甲基化的丙締酸二甲基氨基己醋）共聚物、聚甲基 丙締酸氨基燒基醋或其共聚物、聚丙締酷基醋丙締酷胺共聚物、聚胺例如季聚胺、聚酷胺基 胺、聚己締亞胺、雙氯胺、殼聚糖、聚丙締酷胺、（聚丙締酷胺）-(駿酸鹽）共聚物、（聚丙締 酷胺）-(橫酸鹽）共聚物、聚環(huán)氧己燒、聚丙締酸鹽例如聚丙締酸鋼、（丙締酷胺）-(丙締 酸鋼）共聚物、駿甲基纖維素、（二締丙基二甲基氯化錠）-(丙締酸）共聚物、（二締丙基二 甲基氯化錠）-(丙締酷胺）共聚物、（丙締酷胺）-(丙締酸）-(氯甲基化的丙締酸二甲基 氨基己醋）共聚物、聚二締丙基二甲基氯化錠、基于聚苯己締橫酸鋼的聚合物、基于聚己締 基橫酸鋼的聚合物、（丙締酸）-(2-丙締酷胺基-2-甲基丙燒橫酸）共聚物、或其混合物。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的方法，其中所述合成聚合物為聚丙締酷胺。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述絮凝劑為能生物降解的聚合物，例如基于 淀粉的聚合物或基于纖維素的聚合物。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述絮凝劑為無機調(diào)節(jié)劑，例如明孤、氯化鐵、 氯化亞鐵、高氯化侶、或石灰。
28. 根據(jù)權(quán)利要求17至27中任一項所述的方法，其中所述至少一種吸收性質(zhì)選自吸光 度和透射率。
29. 根據(jù)權(quán)利要求17至28中任一項所述的方法，其中所述至少一種吸收性質(zhì)為吸光 度。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述預(yù)選值通過包括如下的方法確定： W-系列的量向測試過程物流添加所述處理劑； 在各個量的所述處理劑的添加之后從所述測試過程物流獲得測試樣品，和在小于約 250nm的波長下測量各測試樣品的吸光度；和 繪制各測試樣品的吸光度對添加到所述測試過程物流的處理劑的量的圖，所述圖形成 總體上U形或V形的曲線，且所述預(yù)選值對應(yīng)于在所述圖中的最小值處或附近的吸光度值。
31. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述至少一種吸收性質(zhì)為透射率。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述預(yù)選值通過包括如下的方法確定： w-系列的量向測試過程物流添加所述處理劑； 在各個量的所述處理劑的添加之后從所述測試過程物流獲得測試樣品，和在小于約 250nm的波長下測量各測試樣品的透射率；和 繪制各測試樣品的透射率對添加到所述測試過程物流的處理劑的量的圖，所述圖形成 總體上倒轉(zhuǎn)的U形或V形的曲線，且所述預(yù)選值對應(yīng)于在所述圖中的最大值處或附近的透 射率值。
33. 根據(jù)權(quán)利要求17至32中任一項所述的方法，其中所述波長為約150nm到約240nm。
34. 根據(jù)權(quán)利要求17至33中任一項所述的方法，其中所述波長為約170nm到約240nm。
35. 根據(jù)權(quán)利要求17至34中任一項所述的方法，其中所述波長為約170nm到約220nm。
36. 根據(jù)權(quán)利要求17至35中任一項所述的方法，進一步包括在測量所述至少一種吸收 性質(zhì)之前從所述樣品除去固體材料的預(yù)處理步驟。
37. 根據(jù)權(quán)利要求30至36中任一項所述的方法，進一步包括在測量所述測試樣品的每 一個的至少一種吸收性質(zhì)之前從所述測試樣品的每一個除去固體材料的預(yù)處理步驟。
38. 根據(jù)權(quán)利要求17至37中任一項所述的方法，進一步包括在測量所述至少一種吸收 性質(zhì)之前稀釋所述樣品。
39. 根據(jù)權(quán)利要求30至38中任一項所述的方法，進一步包括在測量所述測試樣品的每 一個的至少一種吸收性質(zhì)之前稀釋所述測試樣品的每一個。
40. -種用于調(diào)節(jié)或優(yōu)化添加到過程物流的處理劑的量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于進 行根據(jù)權(quán)利要求17至39中任一項的方法的裝置。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述裝置包括配置成測量所述至少一種吸收性 質(zhì)的分光光度計。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中所述過程物流來自工業(yè)或處理過程，且所述分 光光度計被定位成與所述工業(yè)或處理過程同步地測量所述至少一種吸收性質(zhì)。
43. 用于向過程物流添加處理劑的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 用于向所述過程物流供應(yīng)一定量的處理劑的處理劑源； 用于在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收性質(zhì) 的傳感器訊 與所述傳感器和所述處理劑源通訊的控制器，其中所述控制器： 將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進行比較； 確定是否應(yīng)調(diào)節(jié)供應(yīng)到所述過程物流的所述處理劑的量；和 如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則調(diào)節(jié)供應(yīng)到所述 過程物流的所述處理劑的量，或 如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，則保持供應(yīng)到所述 過程物流的所述處理劑的量。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其中所述控制器在確定是否應(yīng)調(diào)節(jié)處理劑的量時使 用最小值和最大值捜索算法。
45. 根據(jù)權(quán)利要求43或44所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器包括分光光度計。
46. 根據(jù)權(quán)利要求43至45中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述過程物流為包括懸浮顆粒的 基于水的物流。
47. 根據(jù)權(quán)利要求43至46中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述過程物流來自工業(yè)或處理過 程。
48. 根據(jù)權(quán)利要求43至47中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述工業(yè)或處理過程包括如下的 處理；飲用水源，家庭廢水，工業(yè)廢水，污染的環(huán)境場所，飲用水污泥，家庭廢水污泥，工業(yè)廢 水污泥，或來自煤氣、石油和采礦工業(yè)的尾料。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47或48所述的系統(tǒng)，其中所述分光光度計被定位成與所述工業(yè)或處 理過程同步地測量所述至少一種吸收性質(zhì)。
50. 根據(jù)權(quán)利要求43至49中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述處理劑為絮凝劑。
51. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述絮凝劑為合成聚合物。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中所述合成聚合物為；（丙締酷胺）-(丙締酸二甲 基氨基己醋）共聚物、（丙締酷胺）-(氯甲基化的丙締酸二甲基氨基己醋）共聚物、聚甲基 丙締酸氨基燒基醋或其共聚物、聚丙締酷基醋丙締酷胺共聚物、聚胺例如季聚胺、聚酷胺基 胺、聚己締亞胺、雙氯胺、殼聚糖、聚丙締酷胺、（聚丙締酷胺）-(駿酸鹽）共聚物、（聚丙締 酷胺）-(橫酸鹽）共聚物、聚環(huán)氧己燒、聚丙締酸鹽例如聚丙締酸鋼、（丙締酷胺）-(丙締 酸鋼）共聚物、駿甲基纖維素、（二締丙基二甲基氯化錠）-(丙締酸）共聚物、（二締丙基二 甲基氯化錠）-(丙締酷胺）共聚物、（丙締酷胺）-(丙締酸）-(氯甲基化的丙締酸二甲基 氨基己醋）共聚物、聚二締丙基二甲基氯化錠、基于聚苯己締橫酸鋼的聚合物、基于聚己締 基橫酸鋼的聚合物、（丙締酸）-(2-丙締酷胺基-2-甲基丙燒橫酸）共聚物、或其混合物。
53. 根據(jù)權(quán)利要求51或52所述的系統(tǒng)，其中所述合成聚合物為聚丙締酷胺。
54. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述絮凝劑為能生物降解的聚合物，例如基于 淀粉的聚合物或基于纖維素的聚合物。
55. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中所述絮凝劑為無機調(diào)節(jié)劑，例如明孤、氯化鐵、 氯化亞鐵、高氯化侶、或石灰。
56. 根據(jù)權(quán)利要求43至55中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述至少一種吸收性質(zhì)選自吸光 度和透射率。
57. 根據(jù)權(quán)利要求43至56中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述至少一種吸收性質(zhì)為吸光 度。
58. 根據(jù)權(quán)利要求43至57中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述波長為約150nm到約240nm。
59. 根據(jù)權(quán)利要求43至58中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述波長為約170nm到約240nm。
60. 根據(jù)權(quán)利要求44至59中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述波長為約170nm到約220nm。
61. -種用于監(jiān)控添加到過程物流的處理劑的量的方法，所述方法包括： (i) 在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的監(jiān)控樣品的至少一種吸收性 質(zhì)； (ii) 將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進行比 較訊 (iii) 如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則產(chǎn)生信號。
62. 根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，進一步包括： (iv) 如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外，則調(diào)節(jié)添加到 所述過程物流的聚合物的量。
63. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，進一步包括： (V)在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的額外的監(jiān)控樣品的至少一種 吸收性質(zhì)； (Vi)將步驟（V)的所測得的至少一種吸收性質(zhì)和所述預(yù)選值進行比較；和 (vii) 如果步驟（V)的所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外， 則保持所述信號； 重復(fù)步驟（iv)、（V)、（Vi)和（vii)直到所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值 的預(yù)定范圍內(nèi)；和 如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，則終止所述信號； 或者 (viii) 如果所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)，則終止所述 信號。
64. 根據(jù)權(quán)利要求62或63所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)包括降低添加到所述過程物流的 聚合物的量。
65. 根據(jù)權(quán)利要求61至64中任一項所述的方法，其中所述產(chǎn)生信號的步驟包括激活警 報器。
66. 根據(jù)權(quán)利要求63至65中任一項所述的方法，其中所述終止信號的步驟包括使所述 警報器失活。
67. 根據(jù)權(quán)利要求61至66中任一項所述的方法，其中所述過程物流為包括懸浮顆粒的 基于水的物流。
68. 根據(jù)權(quán)利要求61至67中任一項所述的方法，其中所述過程物流來自工業(yè)或處理過 程。
69. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中所述工業(yè)或處理過程包括如下的處理；飲用水 源，家庭廢水，工業(yè)廢水，污染的環(huán)境場所，飲用水污泥，家庭廢水污泥，工業(yè)廢水污泥，或來 自煤氣、石油和采礦工業(yè)的尾料。
70. 根據(jù)權(quán)利要求61至69中任一項所述的方法，其中所述處理劑為絮凝劑。
71. 根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中所述絮凝劑為合成聚合物。
72. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中所述合成聚合物為；（丙締酷胺）-(丙締酸二甲 基氨基己醋）共聚物、（丙締酷胺）-(氯甲基化的丙締酸二甲基氨基己醋）共聚物、聚甲基 丙締酸氨基燒基醋或其共聚物、聚丙締酷基醋丙締酷胺共聚物、聚胺例如季聚胺、聚酷胺基 胺、聚己締亞胺、雙氯胺、殼聚糖、聚丙締酷胺、（聚丙締酷胺）-(駿酸鹽）共聚物、（聚丙締 酷胺）-(橫酸鹽）共聚物、聚環(huán)氧己燒、聚丙締酸鹽例如聚丙締酸鋼、（丙締酷胺）-(丙締 酸鋼）共聚物、駿甲基纖維素、（二締丙基二甲基氯化錠）-(丙締酸）共聚物、（二締丙基二 甲基氯化錠）-(丙締酷胺）共聚物、（丙締酷胺）-(丙締酸）-(氯甲基化的丙締酸二甲基 氨基己醋）共聚物、聚二締丙基二甲基氯化錠、基于聚苯己締橫酸鋼的聚合物、基于聚己締 基橫酸鋼的聚合物、（丙締酸）-(2-丙締酷胺基-2-甲基丙燒橫酸）共聚物、或其混合物。
73. 根據(jù)權(quán)利要求71或72所述的方法，其中所述合成聚合物為聚丙締酷胺。
74. 根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中所述絮凝劑為能生物降解的聚合物，例如基于 淀粉的聚合物或基于纖維素的聚合物。
75. 根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中所述絮凝劑為無機調(diào)節(jié)劑，例如明孤、氯化鐵、 氯化亞鐵、高氯化侶、或石灰。
76. 根據(jù)權(quán)利要求61至75中任一項所述的方法，其中所述至少一種吸收性質(zhì)選自吸光 度和透射率。
77. 根據(jù)權(quán)利要求61至76中任一項所述的方法，其中所述至少一種吸收性質(zhì)為吸光 度。
78. 根據(jù)權(quán)利要求61至77中任一項所述的方法，其中所述波長為約150nm到約240nm。
79. 根據(jù)權(quán)利要求61至78中任一項所述的方法，其中所述波長為約170nm到約240nm。
80. 根據(jù)權(quán)利要求61至79中任一項所述的方法，其中所述波長為約170nm到約220nm。
81. 根據(jù)權(quán)利要求61至80中任一項所述的方法，進一步包括在測量所述至少一種吸收 性質(zhì)之前從所述監(jiān)控樣品除去固體材料的預(yù)處理步驟。
82. 根據(jù)權(quán)利要求61至81中任一項所述的方法，進一步包括在測量所述至少一種吸收 性質(zhì)之前稀釋所述監(jiān)控樣品。
83. -種用于監(jiān)控添加到過程物流的處理劑的量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 用于在小于約250nm的波長下測量由所述過程物流獲得的樣品的至少一種吸收性質(zhì) 的傳感器； 用于將所測得的至少一種吸收性質(zhì)和與所述處理劑的期望濃度對應(yīng)的預(yù)選值進行比 較的裝置訊 用于在所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外時產(chǎn)生信號的裝 置。
84. 根據(jù)權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，進一步包括： 用于在所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍外時調(diào)節(jié)添加到所 述過程物流的聚合物的量的裝置。
85. 根據(jù)權(quán)利要求83或84所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括： 用于在所測得的至少一種吸收性質(zhì)在圍繞所述預(yù)選值的預(yù)定范圍內(nèi)時終止信號的裝 置。
86. 根據(jù)權(quán)利要求84或85所述的系統(tǒng)，其中所述調(diào)節(jié)包括降低添加到所述過程物流的 聚合物的量。
87. 根據(jù)權(quán)利要求83至86中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述用于產(chǎn)生信號的裝置包括警 報器的激活。
88. 根據(jù)權(quán)利要求85至87中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述用于終止信號的裝置包括警 報器的失活。
89. 根據(jù)權(quán)利要求83至88中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述過程物流為包括懸浮顆粒的 基于水的物流。
90. 根據(jù)權(quán)利要求83至89中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述過程物流來自工業(yè)或處理系 統(tǒng)。
91. 根據(jù)權(quán)利要求90所述的系統(tǒng)，其中所述工業(yè)或處理系統(tǒng)包括如下的處理；飲用水 源，家庭廢水，工業(yè)廢水，污染的環(huán)境場所，飲用水污泥，家庭廢水污泥，工業(yè)廢水污泥，或來 自煤氣、石油和采礦工業(yè)的尾料。
92. 根據(jù)權(quán)利要求83至91中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述處理劑為絮凝劑。
93. 根據(jù)權(quán)利要求92所述的系統(tǒng)，其中所述絮凝劑為合成聚合物。
94. 根據(jù)權(quán)利要求93所述的系統(tǒng)，其中所述合成聚合物為；（丙締酷胺）-(丙締酸二甲 基氨基己醋）共聚物、（丙締酷胺）-(氯甲基化的丙締酸二甲基氨基己醋）共聚物、聚甲基 丙締酸氨基燒基醋或其共聚物、聚丙締酷基醋丙締酷胺共聚物、聚胺例如季聚胺、聚酷胺基 胺、聚己締亞胺、雙氯胺、殼聚糖、聚丙締酷胺、（聚丙締酷胺）-(駿酸鹽）共聚物、（聚丙締 酷胺）-(橫酸鹽）共聚物、聚環(huán)氧己燒、聚丙締酸鹽例如聚丙締酸鋼、（丙締酷胺）-(丙締 酸鋼）共聚物、駿甲基纖維素、（二締丙基二甲基氯化錠）-(丙締酸）共聚物、（二締丙基二 甲基氯化錠）-(丙締酷胺）共聚物、（丙締酷胺）-(丙締酸）-(氯甲基化的丙締酸二甲基 氨基己醋）共聚物、聚二締丙基二甲基氯化錠、基于聚苯己締橫酸鋼的聚合物、基于聚己締 基橫酸鋼的聚合物、（丙締酸）-(2-丙締酷胺基-2-甲基丙燒橫酸）共聚物、或其混合物。
95. 根據(jù)權(quán)利要求92或93所述的系統(tǒng)，其中所述合成聚合物為聚丙締酷胺。
96. 根據(jù)權(quán)利要求92所述的系統(tǒng)，其中所述絮凝劑為能生物降解的聚合物，例如基于 淀粉的聚合物或基于纖維素的聚合物。
97. 根據(jù)權(quán)利要求92所述的系統(tǒng)，其中所述絮凝劑為無機調(diào)節(jié)劑，例如明孤、氯化鐵、 氯化亞鐵、高氯化侶、或石灰。
98. 根據(jù)權(quán)利要求83至97中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述至少一種吸收性質(zhì)選自吸光 度和透射率。
99. 根據(jù)權(quán)利要求83至98中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述至少一種吸收性質(zhì)為吸光 度。
100. 根據(jù)權(quán)利要求83至99中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述波長為約150nm到約 240nm。
101. 根據(jù)權(quán)利要求83至100中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述波長為約170nm到約 240nm。
102. 根據(jù)權(quán)利要求83至101中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述波長為約170nm到約 220nm。
103. 根據(jù)權(quán)利要求83至102中任一項所述的系統(tǒng)，進一步包括用于在測量所述至少一 種吸收性質(zhì)之前預(yù)處理所述樣品W從所述樣品除去固體材料的裝置。
104. 根據(jù)權(quán)利要求83至103中任一項所述的系統(tǒng)，進一步包括用于在測量所述至少一 種吸收性質(zhì)之前稀釋所述樣品的裝置。
105. 根據(jù)權(quán)利要求83至104中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器包括分光光度計。
106. 根據(jù)權(quán)利要求83至105中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述過程物流來自工業(yè)或處理 過程，且所述分光光度計被定位成與所述工業(yè)或處理過程同步地測量所述至少一種吸收性 質(zhì)。
107. 根據(jù)權(quán)利要求43至60中任一項所述的系統(tǒng)，進一步包括用于在測量所述至少一 種吸收性質(zhì)之前預(yù)處理所述樣品W從所述樣品除去固體材料的裝置。
108. 根據(jù)權(quán)利要求43至107中任一項所述的系統(tǒng)，進一步包括用于在測量所述至少一 種吸收性質(zhì)之前稀釋所述樣品的裝置。
【文檔編號】G01N21/25GK104471373SQ201380024642
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月19日
【發(fā)明者】巴努·歐爾梅西·貝克爾斯 申請人:巴努·歐爾梅西·貝克爾斯