一種原位監(jiān)測(cè)膜組件污染的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種原位監(jiān)測(cè)膜組件污染的方法，步驟：將電導(dǎo)率儀電極、第一銀-氯化銀電極和膜組件設(shè)置在過(guò)濾池內(nèi)，膜組件的出水口與設(shè)置有第一三通和第二三通的出水管的一端連接，出水管的另一端與減壓泵連接，第一三通通過(guò)帶孔橡膠塞與第二銀-氯化銀電極連接，第二三通設(shè)置有壓力傳感器，工程計(jì)算機(jī)分別與壓力傳感器、示波器和電導(dǎo)率儀電極電連接，示波器分別與第一銀-氯化銀電極和第二銀-氯化銀電極電連接；向過(guò)濾池通入待過(guò)濾水，啟動(dòng)減壓泵，使膜組件的膜過(guò)濾流量恒定，測(cè)量膜組件的流動(dòng)電勢(shì)、實(shí)時(shí)跨膜壓差，在工程計(jì)算機(jī)中轉(zhuǎn)換成表觀Zeta電位，通過(guò)觀察其變化，監(jiān)測(cè)膜組件污染狀態(tài)。本發(fā)明的方法成本低，操作簡(jiǎn)單，管理方便。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種原位監(jiān)測(cè)膜組件污染的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種原位監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體地涉及一種原位監(jiān)測(cè)膜組件污染的方法。 技術(shù)背景
[0002] 目前膜過(guò)濾技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于飲用水和污水處理中，并以其過(guò)濾效率高，出 水水質(zhì)高，運(yùn)行管理方便，受到各界好評(píng)，但膜污染的問(wèn)題也成為目前膜法水處理的一大難 題，被認(rèn)為是限制膜應(yīng)用的主要因素。目前分析監(jiān)測(cè)膜污染的方法主要有：1.膜通量監(jiān)測(cè)， 主要是通過(guò)監(jiān)測(cè)膜單位時(shí)間的產(chǎn)水量來(lái)評(píng)估膜污染的情況。該監(jiān)測(cè)手段通常應(yīng)用于恒壓力 運(yùn)行的工藝中，但是在常規(guī)水處理中，為保證各工藝階段的水力停留時(shí)間，通常采用恒流量 的運(yùn)行方式，因此該監(jiān)測(cè)手段不能廣泛應(yīng)用于大型膜過(guò)濾工藝中；2.跨膜壓差監(jiān)測(cè)，主要 是通過(guò)測(cè)量膜兩側(cè)的壓力差值來(lái)判斷膜污染，多被用到恒流量過(guò)濾工藝中。但這種方法僅 僅只是一種間接地方法，不能很好地監(jiān)測(cè)膜污染層的情況，并且壓力的變化容易受到其他 因素的干擾，如膜纖維的擠壓或破損；3.超聲監(jiān)測(cè)，主要是通過(guò)向膜纖維發(fā)射超聲信號(hào)，根 據(jù)反饋信號(hào)的波動(dòng)來(lái)監(jiān)測(cè)膜污染，但這種監(jiān)測(cè)手段只是簡(jiǎn)單的確定膜面濾餅層的分布，對(duì) 于濾餅層的其他特性不能很好地體現(xiàn)；4.光學(xué)成像監(jiān)測(cè)，這種方法主要通過(guò)在線三維立體 成像觀察膜纖維沉積層，研究濾餅層精密結(jié)構(gòu)和濾餅層厚度，但是該方法要求設(shè)備儀器精 密，且防水性好，因此成本較高，不能廣泛的應(yīng)用。因此可以看出以上監(jiān)測(cè)膜污染的手段或 者較為單一，或者監(jiān)測(cè)設(shè)備要求復(fù)雜、不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)原位監(jiān)測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種原位監(jiān)測(cè)膜組件污染的方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：
[0005] 1)將電導(dǎo)率儀電極13、第一銀-氯化銀電極4和膜組件2設(shè)置在過(guò)濾池1內(nèi)，膜 組件的出水口與設(shè)置有第一三通7和第二三通10的出水管18的一端連接，出水管的另一 端與減壓泵連接，第一三通通過(guò)帶孔橡膠塞6與第二銀-氯化銀電極5連接，第二三通設(shè)置 有壓力傳感器9,工程計(jì)算機(jī)11分別與壓力傳感器、示波器8和電導(dǎo)率儀電極電連接，示波 器分別與第一銀-氯化銀電極和第二銀-氯化銀電極電連接；
[0006] 2)向過(guò)濾池1通入待過(guò)濾水，使待過(guò)濾水浸沒(méi)電導(dǎo)率儀電極、第一銀-氯化銀電 極和膜組件，啟動(dòng)減壓泵，使膜組件的膜過(guò)濾流量恒定，通過(guò)第一銀-氯化銀電極和第二 銀-氯化銀電極測(cè)量膜組件的流動(dòng)電勢(shì)，通過(guò)壓力傳感器測(cè)量實(shí)時(shí)跨膜壓差，在工程計(jì)算 機(jī)中通過(guò)Helmoltz - Schmolukovski公式轉(zhuǎn)換成表觀Zeta電位，通過(guò)觀察膜組件的表觀 zeta電位隨隨過(guò)濾時(shí)間的變化，監(jiān)測(cè)膜組件的污染狀態(tài)。
[0007] 第一銀-氯化銀電極4與膜組件2的距離優(yōu)選為2-3cm。
[0008] 連接膜組件出水口 19與第二銀-氯化銀電極5的出水管的長(zhǎng)度為3-5cm。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的方法檢測(cè)成本低，可以廣泛的應(yīng)用于混凝膜過(guò)濾工藝和 常規(guī)生活污水處理MBR工藝中膜組件污染的監(jiān)測(cè)。該技術(shù)除了具有操作簡(jiǎn)單，管理方便等 優(yōu)點(diǎn)之外，其主要特點(diǎn)在于能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和原位監(jiān)測(cè)，可以反映膜組件表面膠體顆粒及無(wú) 機(jī)鹽類(lèi)的積累情況，便于運(yùn)行管理人員及時(shí)了解膜組件的污染特性，并可以為膜化學(xué)清洗 時(shí)藥劑的選擇提供依據(jù)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為本發(fā)明所采用的裝置的立體分解圖。
[0011] 圖2為在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中膜表觀Zeta電位與跨膜壓差隨時(shí)間的變化圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0013] 實(shí)施例1
[0014] 一種原位監(jiān)測(cè)膜組件污染的方法，包括如下步驟：
[0015] 1)將電導(dǎo)率儀電極13、第一銀-氯化銀電極4和膜組件2設(shè)置在過(guò)濾池1內(nèi)，電 導(dǎo)率儀電極13通過(guò)第一固定架12設(shè)置在過(guò)濾池1側(cè)壁的內(nèi)表面上，第一銀-氯化銀電極 4通過(guò)第二固定架3設(shè)置在過(guò)濾池1側(cè)壁的內(nèi)表面上，膜組件2通過(guò)第三固定架14設(shè)置在 過(guò)濾池1側(cè)壁的內(nèi)表面上，膜組件的出水口與設(shè)置有第一三通7和第二三通10的出水管18 的一端連接，出水管的另一端與減壓泵連接，第一三通通過(guò)帶孔橡膠塞6與第二銀-氯化銀 電極5連接，第二三通設(shè)置有壓力傳感器9,工程計(jì)算機(jī)11分別與壓力傳感器、示波器8和 電導(dǎo)率儀電極電連接，示波器分別與第一銀-氯化銀電極和第二銀-氯化銀電極電連接；
[0016] 2)向過(guò)濾池1通入待過(guò)濾水（地表水或污水），使待過(guò)濾水浸沒(méi)電導(dǎo)率儀電極、 第一銀-氯化銀電極和膜組件，啟動(dòng)減壓泵，使膜組件的膜過(guò)濾流量恒定，通過(guò)第一銀-氯 化銀電極和第二銀-氯化銀電極測(cè)量膜組件的流動(dòng)電勢(shì)，通過(guò)壓力傳感器測(cè)量實(shí)時(shí)跨膜壓 差，在工程計(jì)算機(jī)中通過(guò)Helmoltz - Schmolukovski公式轉(zhuǎn)換成表觀Zeta電位，通過(guò)觀察 膜組件的表觀zeta電位隨隨過(guò)濾時(shí)間的變化，監(jiān)測(cè)膜組件的污染狀態(tài)。
[0017] 在整體運(yùn)行過(guò)程中膜組件的跨膜壓差的變化應(yīng)在5-100kPa之間，第一銀-氯化銀 電極4與膜組件2的距離為2-3cm的任意數(shù)值。連接膜組件出水口 19與第二銀-氯化銀 電極5的出水管的長(zhǎng)度為3-5cm的任意數(shù)值。待過(guò)濾水的電導(dǎo)率應(yīng)為10-2000 μ m/cm之間 任意數(shù)值，電導(dǎo)率時(shí)變化系數(shù)1. 2。
[0018] 在實(shí)施過(guò)程中要注意控制膜組件恒流量運(yùn)行。電極周?chē)?. 5m內(nèi)不要放置大功率 電器，防止電磁信號(hào)的干擾。當(dāng)存在不可避免的電磁信號(hào)時(shí)需在電極上放置電磁屏蔽罩，從 而避免干擾測(cè)量的精度。
[0019] 實(shí)施例2:
[0020] 一種原位監(jiān)測(cè)膜組件污染的方法，包括如下步驟：
[0021] 1)同實(shí)施例1步驟1);其中，膜組件有效面積為0.02m2,膜纖維孔徑0.1 μ m，新膜 組件的表觀Zeta電位為-5. 8mV，清水通量為200± 12lV(m2 · h · bar);第一銀-氯化銀電 極（4)與膜組件（2)的距離為3cm，連接膜組件出水口（19)與第二銀-氯化銀電極（5)的 出水管的長(zhǎng)度為5cm，銀-氯化銀電極的精密度為0. 3mV，測(cè)量誤差1% ;壓力傳感器精密度 為0. OlKPa，測(cè)量誤差1 % ;示波器的采集頻率為50Hz，精密度為0. OOlmV，測(cè)量誤差0. 1 %。
[0022] 2)向過(guò)濾池通入待過(guò)濾水（天津市某地表水，待過(guò)濾水的電導(dǎo)率為255 μ s/cm， 電導(dǎo)率時(shí)變化系數(shù)1. 2, Zeta電位為-23. 8mV)，使待過(guò)濾水通浸沒(méi)電導(dǎo)率儀電極、第一 銀-氯化銀電極和膜組件，啟動(dòng)減壓泵，通過(guò)第一銀-氯化銀電極和第二銀-氯化銀電極 測(cè)量膜組件的流動(dòng)電勢(shì)，通過(guò)壓力傳感器測(cè)量跨膜壓差，在工程計(jì)算機(jī)中通過(guò)Helmoltz- Schmolukovski公式轉(zhuǎn)換成表觀Zeta電位。通過(guò)觀察膜組件的表觀zeta電位隨過(guò)濾時(shí)間 的變化，監(jiān)測(cè)膜組件的污染狀態(tài)。見(jiàn)圖2.
[0023] 其中，膜組件運(yùn)行通量穩(wěn)定在10lV(m2 · h)，在該恒定通量下跨膜壓差為5. 2kPa。 全過(guò)程持續(xù)運(yùn)行720min，在運(yùn)行結(jié)束時(shí)，跨膜壓差達(dá)到62kPa。在此過(guò)程中通過(guò)計(jì)算機(jī)可直 接觀察到膜組件污染的變化情況。
[0024] 膜污染監(jiān)測(cè)與分析。圖2為在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中膜表觀Zeta電位與跨膜壓差隨時(shí) 間的變化圖。由圖2可知：在過(guò)濾階段初期，膜表觀Zeta電位絕對(duì)值的增加幅度不大，這 和跨膜壓差的變化一致，隨著過(guò)濾的進(jìn)行，跨膜壓差增加速度逐漸增大，與此同時(shí)，膜表觀 Zeta電位的增加速度也相應(yīng)增加，這是由于帶電膠體顆粒在濾餅層的積累，導(dǎo)致負(fù)電位的 增加，在過(guò)濾后期，跨膜壓差繼續(xù)增加，而膜表觀Zeta電位保持恒定，這是由于大量帶電的 膠體物質(zhì)累積形成的濾餅層對(duì)溶液膠體物質(zhì)產(chǎn)生的排斥作用，抑制了膜表觀Zeta電位的 繼續(xù)增加。這一觀察結(jié)果證明膜表觀Zeta電位與膜污染狀態(tài)有很好的一致性。本發(fā)明監(jiān) 測(cè)方法和監(jiān)測(cè)設(shè)備將為膜污染的監(jiān)測(cè)和膜清洗的研究提供一種新的量化手段。
[0025] 膜組件表觀Zeta電位越接近待過(guò)濾水的Zeta電位，說(shuō)明溶液中的污染物在膜表 面沉積的越多，膜過(guò)濾阻力就越高，膜污染越嚴(yán)重。
【權(quán)利要求】
1. 一種原位監(jiān)測(cè)膜組件污染的方法，其特征是包括如下步驟： 1) 將電導(dǎo)率儀電極（13)、第一銀-氯化銀電極⑷和膜組件（2)設(shè)置在過(guò)濾池⑴內(nèi)， 膜組件的出水口與設(shè)置有第一三通（7)和第二三通（10)的出水管（18)的一端連接，出水 管的另一端與減壓泵連接，第一三通通過(guò)帶孔橡膠塞（6)與第二銀-氯化銀電極（5)連接， 第二三通設(shè)置有壓力傳感器（9)，工程計(jì)算機(jī)（11)分別與壓力傳感器、示波器（8)和電導(dǎo)率 儀電極電連接，示波器分別與第一銀-氯化銀電極和第二銀-氯化銀電極電連接； 2) 向過(guò)濾池（1)通入待過(guò)濾水，使待過(guò)濾水浸沒(méi)電導(dǎo)率儀電極、第一銀-氯化銀電極和 膜組件，啟動(dòng)減壓泵，使膜組件的膜過(guò)濾流量恒定，通過(guò)第一銀-氯化銀電極和第二銀-氯 化銀電極測(cè)量膜組件的流動(dòng)電勢(shì)，通過(guò)壓力傳感器測(cè)量實(shí)時(shí)跨膜壓差，在工程計(jì)算機(jī)中通 過(guò)Helmoltz - Schmolukovski公式轉(zhuǎn)換成表觀Zeta電位，通過(guò)觀察膜組件的表觀zeta電 位隨隨過(guò)濾時(shí)間的變化，監(jiān)測(cè)膜組件的污染狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原位監(jiān)測(cè)膜組件污染的方法，其特征是第一銀-氯化銀 電極⑷與膜組件⑵的距離為2-3cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原位監(jiān)測(cè)膜組件污染的方法，其特征是連接膜組件出水 口（19)與第二銀-氯化銀電極（5)的出水管的長(zhǎng)度為3-5cm。
【文檔編號(hào)】G01N35/00GK104062450SQ201410317461
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】王捷, 楊軍, 賈輝, 張宏偉 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)