一种评价反渗透系统进水污堵潜力的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种评价反渗透系统进水污堵潜力的装置及方法，所述评价方法包括以下步骤：(1)测定水样在t时刻的产水质量Mt,并计算得出水样在t时刻的产水流量Qt；(2)计算反渗透膜片的过水面积S，计算得出反渗透膜片在t时刻的通量Jt；(3)将通量Jt进行标准化处理得到t时刻的标准化通量jnt；(4)将标准化通量jnt进行关于温度的修正，得到t时刻修正后的标准化通量Jt；(5)将修正后的标准化通量Jt用膜污堵模型进行拟合，计算得出平衡通量JSS和水样的膜污堵指数σ。本发明专利技术可以准确模拟和预测RO膜通量随运行时间的变化，对于控制膜污堵、维持反渗透系统的稳定运行具有重要意义。

A Device and Method for Evaluating the Water Pollution Blocking Potential of Reverse Osmosis System

The invention discloses a device and a method for evaluating the water fouling potential of reverse osmosis system. The evaluation method includes the following steps: (1) determining the water quality Mt of water sample at t time, and calculating the water yield Qt of water sample at t time; (2) calculating the water passing area S of reverse osmosis membrane, calculating the flux Jt of reverse osmosis membrane at t time; (3) standardizing the flux Jt to obtain the water quality Qt of reverse osmosis membrane at t time. Standardized flux jnt at t time; (4) Standardized flux jnt was revised with respect to temperature to obtain the revised flux Jt at t time; (5) Standardized flux Jt was fitted with membrane fouling model to calculate the equilibrium flux JSS and membrane fouling index_of water samples. The invention can accurately simulate and predict the change of RO membrane flux with operation time, and has important significance for controlling membrane fouling and maintaining the stable operation of reverse osmosis system.

【技术实现步骤摘要】
一种评价反渗透系统进水污堵潜力的装置及方法
本专利技术涉及反渗透系统领域，尤其涉及一种评价反渗透系统进水污堵潜力的装置及方法。
技术介绍
我国水资源严重短缺，污水再生利用是解决这一问题的有效途径，全面展开再生水的利用，对缓解我国水资源短缺具有十分重要的意义。反渗透工艺(ReverseOsmosis，RO)由于产水水质好、运行稳定，逐渐被应用于污水再生领域，但污水中的有机物会造成严重的RO膜污堵，RO膜污堵导致的膜通量下降、产水水质下降等是限制污水再生处理反渗透工艺稳定运行的主要问题。准确模拟和预测RO膜的膜通量随系统运行时间的变化，对于控制膜污堵、维持系统的稳定运行具有重要意义，但是目前还没有模拟和预测RO膜通量随系统运行时间变化的方法及设备。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种评价反渗透系统进水污堵潜力的装置及方法。第一方面，本专利技术提供的评价反渗透系统进水污堵潜力的方法，包括以下步骤：(1)测定水样在t(min)时刻的产水质量Mt(g),并计算得出水样在t时刻的产水流量Qt(mL·min-1)；(2)计算反渗透膜片的过水面积S(mm2)，计算得出反渗透膜片在t时刻的产水通量jt(mL·min-1·mm-2)：(3)将产水通量jt进行标准化处理得到反渗透膜片在t时刻的标准化产水通量jnt；(4)对标准化产水通量jnt进行水样温度修正得到t时刻修正后的标准化产水通量Jt；(5)将修正后的标准化产水通量Jt用膜污堵模型进行拟合，膜污堵模型的表达式为：其中，Jt为t时刻修正后的标准化产水通量(无量纲)；J0为t0时刻修正后的标准化产水通量(无量纲)；JSS为平衡通量(无量纲)；σ为水样的膜污堵指数(m-1)；采用上述模型拟合后，计算得出模型参数JSS和σ。本专利技术提供的对反渗透系统进水污堵潜力的评价方法中，JSS表征了测试水样长时间持续进水后最终达到平衡时的最低通量，σ模型参数表征了该水样对反渗透膜的污堵潜力，σ值越大表明水样的反渗透膜污堵潜力越大。本专利技术提供的对反渗透系统进水污堵潜力的评价方法，是从实际工程中取部分水样并选择相应的反渗透膜进行评价，可以准确模拟和预测RO膜通量随运行时间的变化，对于控制膜污堵、维持反渗透系统的稳定运行具有重要意义。优选地，在步骤(1)中，计算t时刻的产水流量Qt的方法为：假设产水密度ρ＝1g/mL,产水体积Vt(mL)为：产水质量Mt的获取方法为：每间隔a(min)时间段记录一次数据，则产水流量Qt的计算方法为：其中，Q为t时刻的产水流量,mL·min-1；V1为t-a时刻的产水总体积,mL；V2为t+a时刻的产水总体积,mL。优选地，为了避免由于每张反渗透膜本身差异性对产水通量造成的影响，需要对通量数据进行标准化处理；在步骤(3)中，t时刻膜片的标准化产水通量jnt的计算方法如下：其中，jnt为t时刻膜片的标准化产水通量(无量纲)，jt为t时刻膜片的产水通量(mL·min-1·mm-2)；jt为t0时刻膜片的产水通量(mL·min-1·mm-2)。优选地，为了避免水样温度波动对反渗透膜过水通量的影响，需要结合水样温度对标准化产水通量jnt进行修正，在步骤(4)中，t时刻修正后的标准化产水通量Jt的计算方法如下：Jt＝jnt×1.02425-T；其中，Jt为t时刻修正后的标准化产水通量(无量纲)；jnt为t时刻膜片的标准化产水通量(无量纲)；T为t时刻的进水温度(℃)；第二方面，本专利技术提供的评价反渗透系统进水污堵潜力的装置是利用第一方面提供的评价方法进行评价的，所述装置包括反渗透平膜装置以及分别通过进水管、浓水管和产水管与反渗透平膜装置连接的进水箱、浓水箱和产水箱；进水箱内侧底部安装有用于实时监测进水温度的温度监测仪，进水管上安装有进水泵和压力表，浓水管上安装有浓水阀门，产水箱底部设有用于实时记录产水重量的电子天平。进一步地，反渗透平膜装置包括底座以及可拆卸固定在底座上方的顶盖，底座和顶盖内形成连通的腔体，顶盖上端设有与该腔体连通的产水管接口，底座外侧设有与该腔体连通的进水管接口和浓水管接口，顶盖内部贴合安装有测试膜片，底座内侧底部放置有磁力搅拌子，底座底部设有磁力搅拌器。进一步地，顶盖内部测试膜片的上方从上到下依次贴合安装有支撑板、过滤支撑板；支撑板顶部设有凸起，与顶盖顶部设置的凹槽相配合，支撑板内部设有与产水管接口相通的产水通道；过滤支撑板为多孔磨砂板，与测试膜片直接接触。顶盖在安装在底座之前，需要先将支撑板、过滤支撑板安装在顶盖内，起到支撑测试膜片的作用，同时便于拆卸膜片。上述评价系统的使用方法为：(Ⅰ)将温度监测仪、电子天平与数据处理设备连接，数据处理设备用于接收并存储温度监测仪和电子天平传输的进水温度及产水质量，数据处理设备内预设上述评价方法，用于按照该评价方法对进水温度及产水质量进行处理；(Ⅱ)评价系统按照步骤(Ⅰ)安装完毕后，先打开浓水阀门，再启动进水泵，调节浓水阀门使得压力表示数与实际工程运行时的操作压力范围一致，同时打开磁力搅拌器，待压力表示数稳定后，开始记录进水温度T(℃)、进水压力P(MPa)以及产水质量Mt(g)；(Ⅲ)由数据处理设备计算出平衡通量JSS和膜污堵指数σ。附图说明图1为本专利技术提供的评价反渗透系统进水污堵潜力的装置的结构示意图；图2为反渗透平膜装置的结构示意图。其中，1、温度监测仪；2、进水箱；3、进水泵；4、压力表；5、反渗透平膜装置；6、浓水阀门；7、浓水箱；8、产水箱；9、电子天平；51、底座；511、进水管接口；512、浓水管接口；513、磁力搅拌子；514、磁力搅拌器；515、凸缘A；516、凸沿；52、顶盖；521、产水管接口；522、支撑板；523、过滤支撑板；524、测试膜片；525、凸缘B；526、密封圈；527、凸起；528、凹槽；529、产水通道；53、夹子；54、进水管；55、浓水管；56、产水管。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。实施例1本专利技术提供的评价反渗透系统进水污堵潜力的方法，包括如下步骤：(1)测定水样在t(min)时刻的产水质量Mt(g),并计算得出水样在t时刻的产水流量Qt(mL·min-1)；(2)计算反渗透膜片的过水面积S(mm2)，计算得出反渗透膜片在t时刻的产水通量jt(mL·min-1·mm-2)：(3)将产水通量jt进行标准化处理得到反渗透膜片在t时刻的标准化产水通量jnt；(4)对标准化产水通量jnt进行水样温度修正得到t时刻修正后的标准化产水通量Jt；(5)将修正后的标准化产水通量Jt用膜污堵模型进行拟合，膜污堵模型的表达式为：其中，Jt为t时刻修正后的标准化产水通量(无量纲)；J0为t0时刻修正后的标准化产水通量(无量纲)；Jss为平衡通量(无量纲)；σ为水样的膜污堵指数(m-1)；采用上述模型拟合后，计算得出模型参数JSS和σ，模型参数JSS表征了测试水样长时间持续进水后最终达到平衡时的最低通量，σ模型参数表征了该水样对反渗透膜的污堵潜力，σ值越大标明水样的反渗透膜污堵潜力越大。将修正后的标准化产水通量随时间的变化曲线以及上述模型的拟合结果结合，即可对水样的反渗透膜污堵潜力进行系统评价。在步骤(1)中，可以通过测定的t时刻的产水质量Mt(g)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评价反渗透系统进水污堵潜力的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)测定水样在t(min)时刻的产水质量Mt(g),并计算得出水样在t时刻的产水流量Qt(mL·min‑1)；(2)计算反渗透膜片的过水面积S(mm2)，计算得出反渗透膜片在t时刻的产水通量jt(mL·min‑1·mm‑2)：

【技术特征摘要】
1.一种评价反渗透系统进水污堵潜力的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)测定水样在t(min)时刻的产水质量Mt(g),并计算得出水样在t时刻的产水流量Qt(mL·min-1)；(2)计算反渗透膜片的过水面积S(mm2)，计算得出反渗透膜片在t时刻的产水通量jt(mL·min-1·mm-2)：(3)将产水通量jt进行标准化处理得到反渗透膜片在t时刻的标准化产水通量jnt；(4)对标准化产水通量jnt进行水样温度修正得到t时刻修正后的标准化产水通量Jt；(5)将修正后的标准化产水通量Jt用膜污堵模型进行拟合，膜污堵模型表述为：其中，Jt为t时刻修正后的标准化产水通量(无量纲)；J0为t0时刻修正后的标准化产水通量(无量纲)；Jss为平衡通量(无量纲)；σ为水样的膜污堵指数(m-1)；采用上述模型拟合后，计算得出模型参数Jss和σ。2.根据权利要求1所述的评价反渗透系统进水污堵潜力的方法，其特征在于，在步骤(1)中，计算t时刻的产水流量Qt的方法为：假设产水密度ρ＝1g/mL,产水体积Vt(mL)为：产水质量Mt的获取方法为：每间隔a(min)时间段记录一次数据，则产水流量Qt的计算方法为：其中，Qt为t时刻的产水流量，mL·min-1；V1为t-a时刻的产水总体积，mL；V2为t+a时刻的产水总体积，mL。3.根据权利要求1所述的评价反渗透系统进水污堵潜力的方法，其特征在于，在步骤(3)中，t时刻的标准化产水通量jnt的计算方法如下：其中，jnt为t时刻膜片的标准化产水通量(无量纲)，jt为t时刻膜片的产水通量(mL·min-1·mm-2)；j0为t0时刻膜片的产水通量(mL·min-1·mm-2)。4.根据权利要求1所述的评价反渗透系统进水污堵潜力的方法，其特征在于，在步骤(4)中，t时刻修正后的标准化产水通量Jt的计算方法如下：Jt＝jnt×1.02425-T；其中，Jt为t时刻修正后的标准化产水通量(无量纲)；jnt为t时刻膜片的标准化产水通量(无量纲)；T为t时刻的进水温度(℃)。5.一种评价反渗透系统进水污堵潜力的装置，其特征在于，所述装置利用权利要求1-4任一所述的评价方法评价反渗透系统的进水污堵潜力，所述装置包括反渗透平膜装置(5)以及分别通过进水管(54)、浓水管(55)和产水管(56)与反渗透平膜装置连接的进水箱(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡洪营，巫寅虎，赵雪皓，王运宏，童心，白苑，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11