工业水系统的处理

1.一种用于控制冷却水系统的处理的方法，所述方法包括：
测量冷却水的第一参数和第二参数，并且将所述第一参数和所述第二参数输入至算法，其中所述算法基于源自第一性原理，经验观察，或其组合的计算；
基于所述算法的计算，确定传递到所述冷却水系统的活性成分的剂量，并将该剂量储存到电子输入/输出设备；
通过从单独的容器相继分配各所述活性成分至包含稀释液体的混合槽来自动生成添加剂共混物，其中分配至所述混合槽的所述活性成分的量是基于由所述算法计算的所述活性成分的剂量，且其中所述添加剂共混物在与冷却水接触前生成；
基于所述算法的计算将该添加剂共混物的量从所述混合槽传递至所述冷却水系统；
重复所述第一和第二参数的测量、所述输入、所述确定、所述自动生成，和所述传递；
其中所述第一参数为传导率、pH、氧化-还原电位、离子浓度、碱度，或其组合，其中所述第二参数为腐蚀速率、沉积速率、污垢速率、微生物活性率、工艺操作条件、冷却塔有效率、或其组合，
所述方法进一步包括：在分配期间测量惰性示踪剂的荧光信号以确定加入到所述混合槽的各所述活性成分的量；和使用所测量的荧光信号比较分配至所述混合槽的所述活性成分的量和储存在所述电子输入/输出设备中的所述活性成分的量，并且如果所述荧光信号显示分配至所述混合槽的所述活性成分的量已经达到储存于所述电子输入/输出设备的所述活性成分的所述剂量和相对比率，则修改至所述混合槽的分配。
2.根据权利要求1的方法，其中所述比较和所述修改对于各所述活性成分单独地进行。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述方法进一步包括：使用传感设备通过测量活性成分的量，比较分配至所述混合槽的所述活性成分的量和储存于所述电子输入/输出设备的所述活性成分的量，所述传感设备包括负载传感器、液面传感器、流量计量器、电化学传感器、或传导率传感器；并且如果所述传感设备检测到分配至所述混合槽的所述活性成分的量达到储存于所述电子输入/输出设备的活性成分的量，则修改至所述混合槽的分配，其中所述比较和所述修改对于各所述活性成分单独地进行。
4.根据权利要求3的方法，其中所述混合槽包括传感设备，该传感设备包括负载传感器、液面传感器、电化学传感器、或传导率传感器，并且加入到所述混合槽的活性成分的量使用所述传感设备确定。
5.根据权利要求1的方法，其中所述活性成分包括荧光活性成分以示踪各所述活性成分，来确定在混合槽中的各所述活性成分的量，所述方法进一步包括：在加入其他的活性成分之前，将所述荧光活性成分分配至所述混合槽，测量荧光活性成分的荧光以获得基准测量值，将各其他活性成分加入到所述混合槽，由此测量荧光活性成分的荧光，并且在分配各所述其他活性成分后，确定荧光活性成分的荧光中的变化。
6.根据权利要求1的方法，其中所述稀释液体为水。
7.根据权利要求1的方法，其中所述活性成分为固体。
8.根据权利要求1的方法，其中所述活性成分为液体。
9.根据权利要求1的方法，其中至少一种活性成分用惰性染料示踪。
10.根据权利要求1的方法，其中至少一种所述活性成分是标记有荧光结构部分的聚合物。
11.根据权利要求1的方法，其中至少一种所述活性成分本身具有荧光性。
12.根据权利要求1的方法，其中所述方法利用模块化传递系统。
13.根据权利要求1的方法，其中在将所述活性成分加入到所述混合槽之前，所述混合槽包含水。
14.根据权利要求1的方法，其中所述算法基于第一性原理计算。
15.根据权利要求1的方法，其中所述添加剂共混物包括唑和分散剂聚合物。
16.根据权利要求15的方法，其中所述添加剂共混物进一步包括正磷酸盐或酯、膦酸基丁烷三羧酸和膦基丁二酸低聚物。

工业水系统的处理\n技术领域\n[0001] 本发明涉及工业水系统中的水处理。更具体而言，本发明涉及在工业水系统中的水处理的控制。\n背景技术\n[0002] 许多工业水系统、例如冷却塔、锅炉、造纸工艺的成形部分以及废物处理系统为了改进的能量效率、废物减少、财产保护而使用化学处理产品，并改进产品质量。典型的用于工业水系统的处理产品控制结垢、腐蚀、污垢、产生泡沫、产生气味和微生物生长。这些处理产品包括聚合物和其他材料，且对于工业水系统的特定类型领域的普通技术人员来说是已知的。\n[0003] 为了从引入到工业水系统的化学处理产品实现最佳的性能要求进料策略。例如，用于冷却塔的典型的工业水系统将采用控制系统，该控制系统可被建立而基于排放/供给(bleed/feed)机理进料处理产品，其中排污动作激发进料处理产品的化学品进料泵或阀；\n或作为代替，控制系统使用“进料计划”、基于定时器而进料处理产品，或位于补充水管线的流量计基于正在泵送的补充水的特定量来激发处理产品的泵送。这些控制方法的限制为，这些系统都没有直接在线测量处理产品浓度，所以如果存在机械问题，例如，如果泵失效、筒排空或发生高的、低的或未知的排污，系统体积发生变化，或补充水质量发生变化，则未保持正确的处理产品浓度。由于该问题很普遍，典型地，工业水系统或是过度进料以确保系统中的处理产品水平不会由于产品剂量的高变化性而下降太低，或是处理产品不知不觉地未充分进料。由于成本和性能缺陷，处理产品的过度进料或未充分进料都不是合意的。\n[0004] 应对这些不合意的缺陷的一个方法是通过共混添加剂共混物，其包 括以已知的相互间的比例共混的惰性荧光化学品和活性成分、将添加剂共混物加入到工业水系统、并使用荧光计监控惰性荧光化学品的荧光信号。典型的工业水系统可需求数种添加剂共混物，其将构成添加剂包。如本领域技术人员容易识别地那样，必须首先配制针对工业水系统的典型的添加剂共混物或添加剂包，然后在其运输和被最终使用者使用前共混并编制目录。由于工业水系统无穷可能的设计变化，可能有与工业水系统一样多的添加剂共混物和添加剂包。而且，工艺可显示动态变化，例如，进料到冷却塔的补充水组成中的变化，季节性的变动等，要求对共混物进行再配制以实现最佳性能。典型的工业水系统可要求这些添加剂共混物的数种适当地起作用，且可使用控制装置例如 Technology或3D\nTechnology来将每种添加剂共混物适当地加料到工业水系统，所列举的装置的每种可获自于Nalco Company，1601West Diehl Road，Naperville，Illinois60563。这些添加剂共混物的全部可典型地使用数种普通原料的一种或多种来配制。\n[0005] 当共混(“制备(make-down或making-down)”)新的添加剂共混物或添加剂包时，添加剂共混物的生产商遇到了数个问题。首先，配制新的添加剂共混物和添加剂包的成本可能很贵。可能需要共混数个批次并进行测试以确定最佳添加剂比。不仅新的工业水系统要求完成配制，而且随着系统老化，配方很可能会需要调节。这样的配制和再配制要求大量的工时。\n[0006] 第二，未稀释地(at full strength)制备添加剂共混物和添加剂包可能是危险的。添加剂中的数种要求使用配方助剂，例如强酸或碱，以使活性成分溶解。当未稀释地共混的时候，添加剂可能释放热或烟。此外，由于共混物很可能在储存中放置很长的一段时间，因此共混物可能要求添加昂贵的卤素-或光-稳定的染料作为示踪剂。\n[0007] 用于共混和进料液体化学品的系统通常基于一种或多种传感器技术，例如负载传感器、液面传感器和体积测量设备，来测量分配的化学品的量。在一些情况下，将液体的特征测量值用于确定混合物浓度。例如，颁给O’Dougherty等人的美国专利号No.5522660公开了使用传导 率探针来监控去离子水与浓缩的化学品混合的浓度共混物。\n[0008] 进一步地，颁给Rowlands等人的美国专利申请公开号No.2009/0139545讨论使用快动电磁阀和控制算法来注射超浓缩化学品到水管来清洗交通工具。化学品进料量受控于电磁阀开/关时序。浓缩的化学品直接注入到导管并在使用点稀释，由此消除对于稀释步骤和混合槽的需求。\n[0009] 因此，存在有对于比现有技术更有效地传递用于工业水系统的添加剂的长期存在但未满足的要求。理想的是，服务提供者可通过将所需的原料运输给消费者并在消费者的场所实施可提供实时调节和剂量控制的共混，从而一并避免现场以外的配制和共混。更理想地，制备不会要求使用卤素-或光-稳定的染料。甚至更理想的是，原料可在最佳水平直接注射到工业水系统而无需制备。本发明满足了该长期存在但未满足的需求。\n[0010] 发明概述\n[0011] 本发明涉及一种用于控制工业水系统的处理的方法。该方法包括以下步骤：提供用于控制至少一种处理化学品的传递的装置，该装置包括至少一个传感器和实施协议的电子输入/输出设备；使用所述至少一个传感器测量所述工业水系统的参数；将所述测量的参数传达至所述电子设备；基于所述测量的参数调节所述协议；根据经调节的协议将浓缩的处理化学品传递到工业水系统的料流，该浓缩的处理化学品包括活性成分，必要时示踪该活性成分，该活性成分具有浓度；重复所述测量、所述调节和所述传递；以及任选地，针对n-数目的参数、n-数目的活性成分和/或n-数目的浓缩的处理化学品，重复所述步骤。\n[0012] 从以下详细的说明连同附图和所附的权利要求，本发明的这些和其他的特征和优点将会是显而易见的。\n附图说明\n[0013] 在阅读过下述详细说明和附图后，本发明的有利点和优点对于相关 领域普通技术人员来说将会更为显而易见，其中：\n[0014] 图1为n-组分的间歇活性剂共混系统的实施方案的示意图；\n[0015] 图2为用于高分辨力分配控制的使用负载传感器的分段分配系统的实施方案的示意图；\n[0016] 图3为显示在水中不同浓度下标记有聚丙烯酸的分散剂(“THSP”)的积分荧光信号强度的图。\n[0017] 图4为为了组分分离而使用专用混合槽的n-组分间歇活性剂共混系统的实施方案的示意图；以及\n[0018] 图5为用于直接注射到工艺料流的活性剂共混系统的实施方案的示意图。\n[0019] 发明详述\n[0020] 虽然本发明能以多种形式实施，但有着在附图中示出且将在下文中描述的目前优选的实施方案，应理解本公开内容应视为本发明的例示而不意在将本发明限制为示出的具体的实施方案。\n[0021] 应该进一步理解，本说明书的本节的题目，即“发明详述”与美国专利局的要求有关，并且不暗示，也不应该推论为限制本文所公开的主题。\n[0022] 定义\n[0023] 对于本专利申请的目的而言，下述术语具有如下提出的定义：\n[0024] “添加剂”与术语“活性成分”和“活性剂”可互换地使用。另外，术语“浓缩的活性成分”是指具有显著大于如下文定义的典型的包中采用的浓度的添加剂浓度的化学品。浓缩的活性成分可采用固体或液体的形式。浓缩的活性成分典型地在其用作工业水系统种的处理物之前被“制备”。浓缩的活性成分将典型地含有不多于最小量的稀释剂，使得化学品的性价比可以最大化。\n[0025] “需要时”是指如果需要的话。对于本专利申请，“需要时”是指如果通过荧光进行检测，不显示荧光性能的化学品。如果无需荧光检测可以取得测量值，则该化学品将无需被示踪。如果化学品自身发出荧光， 则其无需用发荧光的化学品示踪。然而，如果化学品不发荧光并且使用者意图使用荧光来测量非发荧光化学品的浓度，则该化学品需要用发荧光的化学品示踪。\n[0026] “共混物”是指通过稀释和/或混合添加剂和另一种化学品和/或水而生成的化学品。\n[0027] “工业水系统”是指将水作为其主要成分而进行循环的任何系统。“工业水系统”的例子可包括冷却系统、加热系统、膜系统、造纸工艺或如上定义的其他任何对水进行循环的系统。\n[0028] “计量”是指分配已知量的物质。“计量”物质的一种方式是以已知速率分配具有已知特定成分浓度的物质一段时间。“计量”物质的另一种方式是使用分析技术来确定分配/已分配多少物质或物质的成分。“计量”的其他方式对本领域技术人员是已知的。\n[0029] “模块化池”是指便携的可交换的、能够含有至少一种浓缩的活性成分的容器。理想的是，“模块化池”可容易地附着到并脱离系统，提供安全、可持续的、并且方便的方式来处理该至少一种浓缩的活性成分，其中采用所述系统来实施本发明。\n[0030] “包”是指一种或多种共混物的组，所述共混物加入于工业水系统。用于工业水系统的“添加剂包”典型地包括活性成分、示踪剂、水和其他成分的多种共混物。\n[0031] “参数”是指可测量的变量，其可用于确定水处理系统的处理协议。可能的“参数”的例子包括但不限于如下：温度、浓度(包括pH和/或碱度)、荧光度、表面积、冶金学(metallurgy)和任何其他本领域技术人员已知的可测量的变量。\n[0032] “协议”是指可包括浓度、流率、混合率、温度、体积、质量、或任何本领域技术人员已知的其他标准的数值的一组指示。与本发明相关的“协议”可控制混合和/或注射处理物到工业水系统的水中。“协议”可使用电子输入-输出设备而产生或储存，该设备可为计算机、PLC控制器、或任何编程有合适的软件和/或固件的输入-输出设备，其将所述指示进行通讯而以自动的方式实施“协议”。另外地，该“协议”包括基于物理模型、经验模型、半经验模型或模型的组合的最优化方法和技术，来发展一组指示。\n[0033] “传感器”是指测量参数的测量设备且能够输出所测量的参数。\n[0034] “示踪”是指以已知比例与添加剂包的活性组分混合的惰性荧光化学品，使得该活性组分的浓度可通过使用荧光计来监控该惰性荧光化学品的荧光信号来确定该活性组分的浓度。例如，对于与另一化学品的一起的待“示踪”的染料而言，连同另一化学品，该染料将以可测量的浓度存在，使得染料的浓度可使用染料的荧光度来测量，允许确定另一化学品的浓度。\n[0035] “水”是指具有水作为主要成分的任何物质。水可包括纯水、自来水、新鲜水、盐水、蒸汽、和/或在工业水系统中循环的任何化学品、溶液或共混物。\n[0036] 使用测量和/或控制设备、例如3D TRASAR技术，使用者可确定将适合该使用者的工业水系统的动态条件的添加剂共混物或添加剂包的配方。例如，该使用者可确定特定的工业水系统需要包含唑(azole)、分散剂聚合物、正磷酸盐或酯、膦酸基丁烷三羧酸(“PBTC”；任选地为其盐)和膦基丁二酸低聚物(phosphinosuccinic oligomer，“PSO”)的添加剂包。本发明的实施方案可确定添加剂包的成分的最佳浓度，并将下述原料加料到容器：\n水、用染料示踪的磷酸、用第二染料示踪的PBTC、甲苯基三唑“TT”、用第三染料示踪的PSO、以及标记的聚合物分散剂。该成分可用水和/或溶剂稀释，并用一种或多种本领域技术人员已知的技术混合。使用者可以通过重量测量、通过荧光或吸收检测的形式、体积或液面传感、或通过本领域技术人员已知的任何其他方法，来确定成分的浓度。\n[0037] 然后需要时，通过本领域技术人员已知的任何方法将共混的添加剂包注射到工业水系统。当容器变得有些枯竭的时候，需要时可重复该工艺，以确定最佳添加剂包的组成起始。\n[0038] 本发明的实施方案的另一个例子允许将添加剂包的活性成分直接加入到工业水系统，而非通过在加入到工业水系统之前进行共混。该实 施方案是用于控制工业水系统的处理的方法。该方法包括如下步骤：提供用于控制至少一种处理化学品的传递的装置，该装置包括至少一个传感器和实施协议的电子输入/输出设备；用所述至少一个传感器测量所述工业水系统的参数；将所测量的参数传达至所述电子设备；基于所测量的参数调节所述协议；根据经调节的协议将浓缩的处理化学品传递至工业水系统的料流，所述浓缩的处理化学品包括活性成分，需要时示踪该活性成分，该活性成分具有浓度；重复所述测量、所述调节和所述传递；以及任选地，对于n-数目的参数、n-数目的活性成分和/或n-数目的浓缩的处理化学品，重复所述步骤。\n[0039] 活性成分可与一种或多种发荧光的染料同时注射，提供示踪活性成分的浓度的能力。使用可获得的分析工具、例如传导率、腐蚀和/或沉积监控，连同荧光示踪技术，可直接或间接地测量活性成分的浓度。这些测量值允许控制并调节添加剂包。\n[0040] 例如，基于实时测量值，使用荧光测量和反馈控制，结垢控制添加剂可直接添加至工业水系统，该测量值与标记的聚合物的需求相关联。结垢控制添加剂可交替使用不同的测量方案来确定形成结垢的种类的浓度，该种类例如碳酸钙和/或磷酸钙。通过直接唑荧光监控和反馈控制，有助于黄色金属(yellow metal)腐蚀抑制剂控制。通过监控工业水系统中的添加剂包的活性成分的浓度，可维持铁类金属腐蚀抑制剂控制，或可使用系统本身的关键参数来预测这些抑制剂。这种参数可包括，例如温度、pH、碱度等。可需要被监控的典型的活性成分可包括膦基丁二酸低聚物和磷酸盐或酯。\n[0041] 通过收集关于工艺和流体特征的数据以输入到用于实时活性组分调节的最佳化算法，添加剂共混物的最佳性能或直接注射的剂量是可能实现的。该最佳化算法可基于物理模型、经验模型例如多重回归、神经网络、状态空间、自回归等，或物理和经验模型这两者的组合。作为例子，对于冷却塔单元操作的特征流体输入数据可包括多种温度读数(环境、入口、出口和底盆(basin))、pH、碱度、传导率、氧化-还原电位(“ORP”)、浊度等，这些的全部可使用标准的商业上可获得的传 感器进行测量。结合其和塔操作条件方面的输入、例如容量、循环数、再循环率、润湿材料组成、补充水质量等，并使用模型软件、例如热力学产品饱和度计算来预测矿物结垢电位，确定最佳添加剂共混物和/或剂量水平。\n[0042] 在添加剂共混物的配制中，起始浓缩原料可为液体或固体。类似地，用于将活性剂直接注射到工艺料流的起始原料可为浓缩的液体或溶解的固体。固体原料的使用具有易于处理且较小的溢出风险、以及通过重量减少而减少运输成本的优点。该固体可为粒状形式或粉末。固体形式的活性剂要求添加水或其他溶剂来溶解该固体，形成随后可被分配的浓缩液体。化学品示踪染料可单独加入于液体浓缩物或整合到活性固体，并在与活性剂一起溶解于水时释放。基于使用的活性固体的质量和所添加的用于溶解固体的溶剂的体积，可知通过溶解固体制成的液体活性剂的浓度。也可使用其他用于确定浓度的方法，例如光学光谱方法、pH、传导率等。一旦为液态，共混遵循类似于以液体浓缩活性剂起始的相同的方法论。而且，可以使用用于活性固体的自动分配设备来在长的时间段维持浓缩的液体活性剂的分配。还可使用液体和固体活性剂的组合。例如，如果一种活性剂的消耗相对于其他成分是高的，且分配体积尺寸受限，那么为了易于处理，使用固体活性剂可以是合意的。\n[0043] 在一个实施方案中，工业水系统选自如下系统组成的组：冷却塔水系统；石油井、井下地层、地热井和任何其他油田应用；锅炉系统；热水系统；矿物加工水，包括洗矿、浮选和选矿(benefaction)；造纸工艺；黑液蒸发器；气体洗涤器；空气清洗机；连续浇铸工艺；空气调节系统；制冷系统；巴氏灭菌工艺；水回收系统；水纯化系统；膜滤水系统；食品加工料流；和废水处理系统。\n[0044] 在一个实施方案中，所述至少一个传感器选自如下传感器组成的组：光学光谱测量例如荧光测定传感器、荧光分光测定传感器、吸收、和拉曼光谱测量系统；腐蚀传感器；传导率传感器；pH传感器；温度传感器；重量传感器；流量传感器；负载传感器；液面检测器；浊度传感器；电传感器；电化学传感器；声传感器；其复合(multiples thereof)； 其组合；及其复合和组合。\n[0045] 在一个实施方案中，所述参数选自如下参数组成的组：腐蚀速率；结垢速率；沉积速率；传热速率；冷却塔效率；化学品浓度；浓缩倍数(circle of concentration)；悬浮固体测量值；溶解固体测量值；微生物活性率；化学品活性率；工艺性能参数；产品性能参数；\n其复合；其组合；及其复合和组合。\n[0046] 在一个实施方案中，所述方法进一步包括传递之前稀释浓缩的处理化学品。该稀释可发生于在料流中、至所述传递的途中。这样的料流中的稀释可使用例如Nalco Pareto技术的技术来实施，Nalco Pareto技术可获自Nalco，Ecolab Company，1601West Diehl Road，Naperville，Illinois60563，或通过文丘里管以基于文丘里管直径和进口孔尺寸的混合率来实施，例如Chem-Flex注射器技术，其获自于Hydra-Flex Inc.，680East Travelers Trail，Burnsville，MN55337。\n[0047] 在一个实施方案中，所述浓缩的处理化学品作为固体被传递。\n[0048] 在一个实施方案中，所述浓缩的处理化学品作为液体被传递。\n[0049] 在一个实施方案中，所述浓缩的处理化学品包括至少两种活性成分。\n[0050] 在一个实施方案中，所述浓缩的处理化学品进一步由染料、用染料示踪的活性成分构成。\n[0051] 在一个实施方案中，所述活性成分为用荧光结构部分进行了标记的聚合物。\n[0052] 在一个实施方案中，所述活性成分本身具有荧光性。\n[0053] 在一个实施方案中，所述装置进一步包括模块化传递系统。\n[0054] 在一个实施方案中，所述协议包括基于选自由如下计算组成的组的计算的算法：\n第一性原理(first principle)；经验观察；其复合；其组合；及其复合和组合。例如，算法的类型可包括但不限于由如下算法构成的组：冷却水算法；锅炉水算法；腐蚀算法；pH算法；传导率算法；温度依赖性算法；浊度算法；水硬度算法；结垢算法；传热 速率算法；微生物活性算法；化学品活性算法；化学品需求算法；其复合；其组合；及其复合和组合。\n实施例\n[0055] 下述实施例意在为本领域技术人员显示本发明的多种实施方案和方面。这些实施例不应理解为限制超出所允许的权利要求的范围。这些实施例本质上是预见性的，且本领域技术人员将认识到任一单一实施例中描述的特征需要时可以整合到任意其他实施例中。\n[0056] 实施例1\n[0057] 第一实施例显示给定批次的添加剂包的注射，该添加剂包由以预定的组成在储存容器中共混的一组不同的活性剂制成。一旦制成了添加剂包，可随后将其分配到工艺料流。\n在共混步骤的过程中，通过控制分配到储存容器的单个活性剂来调节添加剂包的组成。图1显示n-组分传递系统的示意图。配制共混物中使用的浓缩的活性剂由容器100、101、102和n-容器103来使其彼此分离。容器可为任何合适的材料，硬壁或是柔性的，例如聚合物袋，其与浓缩的活性剂是化学相容的。该容器可为模块化的，允许使用者容易地除去或者用相同或不同的活性组分代替该容器，由此在添加剂包的组成中提供增加了的灵活性。通过经由传递管线104、使用流体分配设备105从容器提取受控量的活性剂而制成共混物。所使用的流体分配设备105可为任何典型地用于液体的技术，其包括但不限于机械泵送、文丘里注射器、重力进料或位移方法，例如直接对容器加压、囊袋系统或渐进式空腔位移(progressive cavity displacement)。\n[0058] 分配的活性剂流体送至混合槽106，其装备有当槽106达到目标设定值液面、例如空、满、或临界液面时向控制器112发送信号来激发所分配的流体中的改变的液面传感测量设备108和109。该液面监控设备可为安装在混合槽106上的不连续位置的简单的浮子式液面开关，或是带有多个不连续激发点的感应浮动液面传感器。可选地，可使用超声或其他非接触方法而在连续的范围内测量液面。另外的接触 传感器或来自于非接触液面测量值的警戒信号可用作在添加剂共混物构造步骤过程中监控和控制中间流体液面的手段。例如，在添加第二活性组分之前，在分配活性流体后，添加水或溶剂到混合槽106来稀释活性剂可以是合意的。通过喷嘴107将水、溶剂或流体的组合的添加加入到槽106。喷嘴107在混合槽\n106中可位于高于流体液面，或位于混合槽的底部或侧面，且可包括喷射喷嘴(educator nozzle)来为增强的添加剂包的混合促进湍流。\n[0059] 对分配到混合槽106的添加剂的量的控制由控制器112来管理。在最低液面，控制器112控制并追踪数值和传感器的顺序，例如负载传感器、液面传感器、流量计、电化学传感器或其组合，来基于针对给定的共混物的预编程的程序来构造添加剂共混物。可通过手动改变控制分配设备的设置和设定值数值来对添加剂共混物进行调节。可选地，控制器112可在较高的功能水平(levels of functionality)操作来包含工艺操作条件和工艺流体特征，以最优化共混物组成。而且，通过WIFI或以太网连接的对控制器的远程存取允许对控制器的远程通讯，以调节设置或下载另外的信息，例如水离子组成分析结果，以与最优化的模型一起使用来确定和调节添加剂组成。\n[0060] 不依赖于用于将活性剂分配到混合槽中的方法，要求监控所分配的活性剂的量的方法来控制添加剂共混物所期望的最终组成。常规的监控所分配的活性剂的量的方法包括如图1所示的使用用在每个活性剂容器的负载传感器110的直接重量测量，在一段已知的时间对所分配的液体进行体积流量计量，或用于测量液体液面中的变化的液面传感器。如果传感器的动态响应和分辨力(resolution)符合系统要求，则这些常规技术是合适的。例如，如果所分配的活性剂的所需量仅为来自10.0kg容器的0.1g，则对于所分配的流体的监控和控制要求具有足够的分辨力来精确地测量和追踪所分配的活性剂的量的高精度质量或液面传感器。当暴露于经历温度和湿度变化的工业环境时，使用高精度仪器来监控活性剂分配是昂贵的且易受高的维持费影响。此外，需要小心地将负载传感器与附近的振动源分离，该振动源例如泵，其 可向所测量的信号增加噪音，降低精度和准确性。\n[0061] 通过使动态范围适应于应用，从标准负载传感器获得所要求的测量分辨力是可能的。例如，与从10g供应容器分配1g相比，从1000g供应容器分配1g样品要求更高性能的负载传感器。然而，降低对于分配而言可获得的活性剂体积也增加活性剂必须要被替换的频率。\n频繁补充添加剂是不利地，因为这要求更多的使用者与系统的相互作用，增加了在没有正被补充的系统的情况下进行操作的可能性、并且由于频繁的替换可导致更高的运输和包装成本。\n[0062] 为了延长补充浓缩的活性剂之间的时间，并对于分配小的体积保持高分辨力的测量，如图2所示，用于单一组分浓缩活性剂子组件的第二分配阶段处理该问题。容器200根据浓缩活性剂201而相应地确定尺寸，以针对给定的剂量和维护计划持续一段可接受的时间。\n浓缩活性剂通过分配设备202分配于第二较小的容器203，所述分配设备可以为但不限于重力进料、机械泵或文丘里型设备。使用来自于负载传感器205的信号来监控容器203需要补充的时候，并且控制加料到工艺的活性剂的量。使用分配设备207牵引活性剂穿过转移管线\n206来实现加料，该分配设备可以为但不限于重力进料、机械泵、或文丘里型设备。所分配的活性剂可随后转移至工艺208，储存于槽中以备之后使用，或转移至混合槽以制成添加剂共混物。\n[0063] 监控加入到槽106中的活性剂的量的可选的方法是基于监控活性剂的直接荧光或以已知比例的量与活性剂混合的惰性荧光基团。在这种情况下，图1所示的泵117循环来自槽106的添加剂通过荧光计116。该循环泵117也促进共混物的额外的混合，共混物的额外的混合也可进一步用加入混合喷射喷嘴来增强。可使用三通电磁阀118来从该工艺分离荧光计和添加剂混合步骤。一旦准备好添加剂包用于分配，切换阀118来将添加剂共混物导入该工艺。\n[0064] 荧光计116上的增益设定(gain setting)是随着自动调节而可变的，以设定荧光计的动态范围，使得相同的荧光计通道用于共混添加剂包和监控来自稀释的工艺料流中的活性剂的荧光这两者，所述添 加剂包相比于活性剂为高浓度。可选择地，可使用专用通道或带有预置的增益的传感器。在这种情况中，使用单一激发源并且使用一个针对添加剂共混物的更高的浓度范围进行了调节的传感器和针对较低浓度范围进行了调节以监控在工艺中稀释的添加剂的第二传感器来实施荧光监控。\n[0065] 为了在不同的波长通过荧光监控多种活性剂，可使用色散(dispersive)或非色散的荧光计。当使用非色散荧光计时，对于每个检测的波长范围，需要专用激发源和装备有适当带通滤波器的检测器。使用色散系统通过在阵列检测器上监控每个种类发射的荧光而简化所需的检测器的数量。为了最小化来自于多个激发源和来自活性剂或惰性染料的荧光的干扰(interference)，可采用相敏检波技术以及使用带通滤波器。最终，由于自吸收和猝灭，监控来自高浓缩的活性剂的荧光可能是有问题的。在该情况下，反射荧光监控是优选的选择，其中激发光入射到介质上且发射的荧光在反射模式收集。例如，可使用分叉纤维来通过纤维的一条分叉传递激发光并通过指向色散或非色散检测系统的另一条分叉收集发出的荧光。\n[0066] 为了说明使用添加剂共混物的概念，示出冷却水单元操作的例子。表1列出了添加剂共混物的目标组分和浓度，该共混物由如下三种活性剂构成：THSP和用于腐蚀控制的TT和用于结垢控制的HEDP。在第一种方法中，通过监控来自加入到活性剂的惰性示踪荧光基团的荧光信号或直接测量活性剂的荧光而制备共混物。对于该例子，TT和THSP的直接荧光监控是可能的；然而，对于HEDP监控，需要惰性水溶荧光基团作为示踪剂，例如芘磺酸，包括\n1,3,6,8芘四磺酸钠盐(“PTSA”)，8-羟基-1,3,6-芘三磺酸钠盐，以及芘磺酸(单)钠盐。以已知的浓度将示踪剂加入到HEDP以给出与HEDP浓度成比例的荧光信号。在需要加入示踪染料来监控活性组分的情况下，可在制备过程中将示踪染料与活性剂预先混合，或在使用点加入。连同HEDP加入惰性染料例如PTSA在构造添加剂共混物和用于设置基准加料水平来监控该工艺两者中起作用，如当使用Nalco3D TRASAR技术时典型地完成的那样。\n[0067] 表1：用于添加剂包的活性组分的列表\n[0068]\n活性剂 浓缩的活性剂(％) 目标添加剂共混物浓度(％) \n1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸(H 62 10 \n甲苯基三唑(TT) 35 1 \n标记有聚丙烯酸的分散剂(THSP) 35 7 \n[0069] 实施例2\n[0070] 在之前的实施例中，多组分监控要求具有不同激发源波长和检测通道的荧光计。\n本发明的可选方法是基于在添加不同活性组分的一系列的步骤过程中监控来自于一个组分的荧光。例如，为了构造表1中所列的添加剂包，可遵循表2所列的步骤以制成1.0升共混物。使用THSP作为基准荧光信号，通过测量THSP信号中的变化来构造添加剂包。由于THSP起初是高浓缩的，因此如关于使用分岔纤维光探针收集的积分强度的图3所示，荧光信号是非线性的。对于该例子，一条纤维光学分叉提供365nm的激发光，该激发光传播通过纤维并离开没入于流体的探针。离开探针的光激发THSP分子，导致荧光发射在探针尖被收集，其中一根纤维(或一束纤维)将发射的辐射传递至分光计用于分析。由于高浓缩的溶液存在有猝灭和自吸收，如图3所示，积分荧光光谱对于在水中的THSP浓度范围显示非线性行为。因此，必须选择其中荧光响应对于浓度变化敏感的浓度范围。\n[0071] 为了基于在水中的THSP光谱响应而构造1.0升的添加剂共混物，发展了表2所列的步骤顺序以预测产生自每种添加剂的添加的荧光响应。首先，将611ml的水加入到混合槽\n106，然后是100ml THSP的部分添加。加入到混合槽106的THSP的量受分配设备105或液面传感器108/109的控制。在第一步骤中，仅部分的THSP被加入以稀释THSP浓度，由此将累计荧光响应转移至更为浓度敏感的区域。\n[0072] 可选地，如果在期望的浓度范围在共混物中没有活性组分发出荧光或荧光过弱，则可加入惰性荧光基团并将其用于确立基准信号。在两者中任一的情况下，加入到混合槽的初始组分确立初始荧光信号，以与随着加入每种活性剂组分而产生的信号中的变化相比较。荧光计 116可具有转用通道，并且设定增益值以提供合适的动态范围，或可执行可变增益荧光计通道以用于共混添加剂包和监控该工艺这两者。由于所加入的体积仅为28ml，添加TT、步骤3，导致0.04计数的小的荧光信号增益。加入161ml HEDP、步骤4，进一步稀释THSP，导致积分荧光信号增加。由于在较高浓度下的自吸收和猝灭，最后加入100ml THSP、步骤5，将积分荧光信号减少至0.49。针对目标浓度水平的表2中列出的设定值数值可编程到控制器以自动地发送控制信号来启动或停止活性组分的分配。\n[0073] 在步骤3，添加的TT的量小，导致仅0.04信号变化。信号中的小变化可难以精确监控共混物浓度。为了提高共混物精确性，通过简单地稀释浓缩的TT来增强信号是一个方法，其将增加添加前后的可检测的区别。例如，以仅21％的浓缩的TT起始要求添加56ml以实现最终1％的目标浓度。在该情况下，生成的较高的稀释使信号增加了5％。\n[0074] 表2：基于荧光衰减的用于构造表1所列的添加剂共混物的活性剂添加步骤[0075]\n步骤 组分 体积(ml) THSP信号 \n1 H2O 611 - \n2 THSP 100 0.84 \n3 TT 28 0.88 \n4 HEDP 161 1.07 \n5 THSP 100 0.49 \n[0076] 实施例3\n[0077] 本发明的第三方面是通过监控与浓缩的活性剂共混的第二荧光基团组分、例如PTSA，来监控并控制加入到储存槽的活性剂的量。由荧光计116(图1)监控的来自PTSA的荧光为活性剂浓度提供度量，由于PTSA相对于活性剂的比例是已知的。例如，为了构造表1中的添加剂包，用PTSA示踪的HEDP可首先连同额外的稀释水加入到储存槽以确立代表对于完成的添加剂包的目标11％HEDP浓度值的基准荧光信号计数。通过选择性地添加或不添加PTSA至浓缩的活性剂，随后实现控 制后续活性剂的浓度。在该情况下，如果添加的第二活性剂是不带有PTSA的THSP，则使用调节为针对PTSA监控的荧光计所测量的信号将变化。依赖于浓度水平的衰减或增益的量直接与所添加的THSP的量成比例。加入有PTSA的第三活性剂、TT的添加将随后导致荧光信号增加成比例的量。通过选择性地包含PTSA和具体的活性剂，提供增加测量敏感度以控制共混物浓度的手段。在该情况下，TT的浓度相比于HEDP和THSP较小，因此添加带有TT的PTSA有助于放大对共混物进行添加和稀释的效果。在添加剂共混物的制成中在不同的步骤中添加的PTSA的加入可被控制，所以添加剂共混物中的最终浓度落入用作针对工艺的添加剂剂量控制的惰性示踪染料的工作范围。\n[0078] 实施例4\n[0079] 本发明的第四方面是例如如图4所示将化学品分配到多个混合槽，其根据相容化学、例如酸和碱而成组，或使多个组分反应以产生新的活性剂。在图4所示的例子中，示出了两组浓缩的活性剂。然而，该方法可扩充成带有n-浓缩的化学品传递设备的n-容器。浓缩的活性剂的化学品分配涉及使用分配设备305将流体传输到容器306的步骤。所分配的流体的浓度可通过活性组分或已知浓度的加入到浓缩活性剂的惰性荧光基团的直接荧光监控而监控。专用的荧光计泵314可用于每个混合槽，或者带有多个通道的单一荧光计，非色散的或色散的，可如图4所示地测量活性剂浓度。使用单一荧光计进行的活性剂共混物的浓度监控要求在每个容器间切换样品流动。对于图4所示的构造，两个槽306之间的样品切换通过控制电磁阀315而完成，其中在图中示出了多个这些阀。\n[0080] 实施例5\n[0081] 本发明的第五方面是直接将浓缩的活性剂注射到工艺料流或底盆。N-组分系统的直接注射的构造示于图5。在该例子中，通过从储存容器400、401、402和n-组分403同时地或在不连续的时间抽取液体，从而将浓缩的活性剂注射到工艺料流。通过从容器经由传递管线404使用流体分配设备405抽取受控量的活性剂以将活性剂传递至工 艺料流406而进行将活性剂加料至该工艺。所使用的流体分配设备405可为典型地用于液体的任何技术，包括但不限于机械泵送、文丘里注射器、重力进料、或位移方法，例如直接对容器加压、囊袋系统或渐进式空腔位移。直接注射也可为将固体注射到液体料流。注射点可为如图5所示在普通工艺料流、在不同工艺料流、或在相同工艺料流的不同位置。另外可共享单一注射点用于使用各种方法加入不同的活性剂，所述方法例如多位置换向阀、多入口文丘里管、或歧管和电磁阀的组合。如果每种添加剂的比例是可控的话，则在多个点处的添加剂注射控制可以同时实现。可选地，可以定时顺序进行添加剂注射，例如注射组分1，接着是组分2等，且注射活性剂顺序的位置可以变化或固定。还可基于工艺需求需要来控制活性剂注射。例如，特定活性剂注射到工艺的频率和量可依赖于工艺操作条件和进料特征而变化。通过将分配系统关联至最优化协议而实现注射的活性剂的频率和量的控制。\n[0082] 如果分辨力可接受的话，则可使用负载传感器410来进行直接注射到工艺中的活性剂的量的监控。可通过直接追踪浓缩的活性剂的重量，或当浓缩的活性剂供应源是大体积容器时使用例如如图2所示的第二较小体积的储存容器以实现更高分辨力的测量值，来实现使用负载传感器的基于重量的监控。还可使用荧光计408在另一流体例如工艺水的存在下来测量活性剂的直接荧光或加入到活性剂的惰性示踪荧光基团的荧光。依赖于待监控的参数，理论上还可使用多个其他传感器中的任意传感器，并且贯穿本申请全文列出了这些其他传感器中的多种。在这种情况下，也可需要流量计407，其中流量计407和荧光计408监控活性剂注射点的工艺流体下游，使得使用者基于经时的积分荧光信号确定已经加入到系统中的活性剂的浓度。紧接着注射点之后的添加剂的荧光监控还可起到确保添加剂正在被分配的警戒监控器的作用。\n[0083] 实施例6\n[0084] 本发明的第6方面为将化学品分配到储存容器以制成添加剂包，将包含添加剂包的储存容器输送至使用点，并在使用点从储存容器分配添加剂包。在该情况下，储存容器是可移动的，因此在化学品分配系统中制成的添加剂包被输送至工艺或分布系统以用于分配。上述的任何传递系统或方法可用于制备添加剂包。在其中制造工厂具有使用有着相同或不同浓度的组分的类似组的多个单元操作的情况下，可使用该方法。例如，具有多个在它们的整个场所被干扰的水冷却塔的制造工厂可使用具有由唑、分配剂聚合物、正磷酸盐或酯和膦酸基丁烷三羧酸构成的常规组分的添加剂包。这些主要组分对于每个冷却塔可以是常规的，但是浓度可能不同。由于塔的年龄；构造材料，操作条件等，以及进料速率，对于每个塔，最佳添加剂包可不同。确定添加剂包储存容器的尺寸将依赖于进料速率和工艺的可变性，即，所要求的调节添加剂包组分的浓度以维持最佳性能的频率。对于给定的塔或确定的一组操作条件，可将最佳添加剂共混物浓度预编程到控制器，由使用者手动输入或基于关于工艺操作条件和进料输入特征而收集的信息而自动调节。\n[0085] 具有位于现场的共混系统为调节进料浓度和提供至每个单元操作的化学品种类提供灵活性，由此保持最佳性能。使用可移动容器以将添加剂包输送至使用点允许使用者相应地确定容器的尺寸。例如，如果要求化学品组分或浓度中的频繁的改变，则较小的添加剂储存容器是合意的，以避免共混过量体积的添加剂。较小的添加剂储存容器还具有以减少的占地面积(footprint)进行工作的优点，当重视空间时这是有利的。对于添加剂包储存容器尺寸和补充频率的合适管理也有助于减少可能的储存期稳定性问题，对于特定的添加剂组合来说这是可能发生的。在这些情况下，额外的化学品通常作为稳定剂添加。然而，在一些情况下合适尺寸的容器可以减少添加剂包的储存期，减少对于稳定剂的需要。标准供应方法以及在制造场所共混并运输至现场的添加剂包不能解决所有这些由使用现场的添加剂共混系统提供的功能特性。\n[0086] 总体而言，如果加料到工艺的活性剂可使用荧光直接监控或该活\n[0087] 性剂用惰性染料示踪、如果使用TRASAR加料方法的话，则本文所述的全部的不同的系统配置都可以使用。当使用TRASAR方法时，还必须将已知量的染料添加至添加剂共混物或可以已知的稀释比率通过文丘里管引入。在这两者任一的情况下，带有上下限的目标设定值水平，例如100ppm±10ppm，用于控制分配的添加剂的量。在其中未使用TRASAR技术的情况下，可使用排放/供给方法，或任何本领域技术人员已知的方法。\n[0088] 在任意情况下，在使用点处共混添加剂或直接注射具有对添加剂组成进行实时个性化控制的优点。例如，如果补充水质量改变或冷却塔经历较高的腐蚀，则可现场对添加剂共混物进行调节、测试以及如果需要的话再调节。使用传统的作为活性剂的共混的筒而提供的添加剂包的这种方法是不可行的，其中任何调节组合物的再配制既昂贵又耗时。\n[0089] 本文所引用的全部专利通过引用而由此引入本文，不论是否在本公开内容的文本中具体地进行引用。\n[0090] 在本公开内容中，措辞“一个”或“一种”应理解为包括单数和复述两者。相反地，任何对于复数物品的引用，在合适的场所，将包括单数。\n[0091] 从上文可看出，在不脱离本发明的真实精神和新型概念的范围的情况下，可实行多种改进和改变。应该理解对于所示出的具体的实施方案或实施例不意在进行限制或并不应该推论出任何限制。该公开内容意在由所附权利要求涵盖所有这些落入该权利要求的范围内的改进。