用于实时直接膜表面监控的方法和设备技术

一种膜表面监控系统(MSM)和膜表面监控单元，用于直接和明确地检测膜表面结污和矿物结垢。该系统包括膜表面监控系统单元、控制阀、滞留物流量计/变送器、和控制器。该MSM单元具有视觉可观察膜、侧光式光导、边缘照明光源、滞留物模块、和渗透模块。加压入口流被供给到该MSM单元中。该供给与膜片接触，从而导致基于膜的分离操作以产生滞留物流和渗透流。该MSM单元集成了表面照明和成像组件以允许实时地对膜表面进行直接实时可视化和光谱成像。这些MSM单元的供给侧的压力约为被监控的膜设备元件的压力，以便设备控制系统可以调节设备操作条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于实时直接膜表面监控的方法和设备AndityaRahardianto和MuhammadBilal相关申请的交叉引用无。联邦政府资助的研究或开发无。
本专利技术涉及一种膜表面监控(MSM)系统，并且更具体地涉及一种用于直接检测膜表面结污和矿物结垢的MSM系统。
技术介绍
膜技术用于过滤各种液体。这种技术对于水和废水处理以及水脱盐特别有用，因为它操作简单，需要使用最少的化学品，并且产生一致且可靠的水质。一些过滤方法包括使用反渗透(RO)和纳滤(NF)，这两种方法可以通过使用膜来使水脱盐。然而，由于少量水溶性盐的沉淀、以及颗粒、胶体物质和生物污染物的结污，膜的使用受到膜表面上的膜矿物结垢形成的限制。过滤系统和方法中的一个问题是，随着产品水回收沿着膜模块增加，矿物盐的矿物浓度在膜表面附近和膜通道的供给侧的主体中增加。浓度增加可能会上升到超过存在于给水中的矿物盐的溶解度极限的水平，并因此在主体中沉淀并沉积到膜表面上，和/或直接结晶到膜表面上。矿物表面结垢导致渗透通量下降，最终会导致膜损坏并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监控膜结垢、颗粒结污和生物结污的膜表面监控单元，该膜表面监控单元接收供给流并排放浓缩物流，该膜表面监控单元包括：/na)视觉可观察膜，该视觉可观察膜在活动供给侧具有第一表面；/nb)侧光式光导，该侧光式光导具有形成滞留物通道的孔，该滞留物通道可操作以隔离该滞留物通道中的加压流体，该视觉可观察膜邻近该侧光式光导定位并覆盖该孔，其中，该侧光式光导由透明或半透明材料构成以照明该视觉可观察膜的该第一表面，从而允许观察者观察该视觉可观察膜的第一表面上的结垢、颗粒和生物结污；/nc)边缘照明光源，固定到该侧光式光导，该边缘照明光源可操作以照明该侧光式光导，从而提供基本上平行于该视觉可观察膜的照...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监控膜结垢、颗粒结污和生物结污的膜表面监控单元，该膜表面监控单元接收供给流并排放浓缩物流，该膜表面监控单元包括：
a)视觉可观察膜，该视觉可观察膜在活动供给侧具有第一表面；
b)侧光式光导，该侧光式光导具有形成滞留物通道的孔，该滞留物通道可操作以隔离该滞留物通道中的加压流体，该视觉可观察膜邻近该侧光式光导定位并覆盖该孔，其中，该侧光式光导由透明或半透明材料构成以照明该视觉可观察膜的该第一表面，从而允许观察者观察该视觉可观察膜的第一表面上的结垢、颗粒和生物结污；
c)边缘照明光源，固定到该侧光式光导，该边缘照明光源可操作以照明该侧光式光导，从而提供基本上平行于该视觉可观察膜的照明；
d)滞留物模块，该滞留物模块具有：
(i)滞留物模块支撑块，
(ii)该滞留物模块块内的光学窗口，该光学窗口用于观察该视觉可观察膜，
(iii)用于供给进入流进入该膜表面监控单元的入口管道，
(iv)用于排出液体浓缩物流的出口管道；以及，
e)渗透模块，该渗透模块具有：
(i)渗透模块支撑块，
(ii)渗透收集器，用于接收用于接收已经通过该侧光式光导的孔和该视觉可观察膜的渗透，
(iii)渗透出口管道，用于引导渗透离开该渗透模块，
其中，当该膜表面监控单元处于其可操作配置时，该侧光式光导位于该滞留物模块与该渗透模块之间。


2.如权利要求1所述的膜表面监控单元，其中，该视觉可观察膜具有与该第一表面相反的第二表面，该第二表面形成与该活动供给侧相反的渗透侧，该膜表面监控单元进一步包括：
a)邻近该视觉可观察膜的第二表面的多孔膜支撑物
b)该侧光式光导的孔之间的供给间隔物，该供给间隔物的大小适于容纳预定大小的滞留物通道，
c)多个密封构件，其位于(i)该光学窗口与该滞留物模块、(ii)该滞留物模块支撑块与该侧光式光导、以及(iii)该侧光式光导与该渗透模块支撑块中的至少两者之间。


3.如权利要求1所述的膜表面监控单元，其中，该滞留物模块和该渗透模块是不透明的，从而使由于杂散光导致的图像失真最小化。


4.如权利要求1所述的膜表面监控单元，进一步包括夹具，该夹具用于将该滞留物模块、该侧光式光导和该渗透模块固定在该夹具之间，从而增加对该膜表面监控单元的密封并使高压下的泄漏最小化。


5.如权利要求1所述的膜表面监控单元，其中，该侧光式光导沿着该滞留物通道具有锥形表面，从而分别使该入口管道和该出口管道的进入-离开区域附近的流动干扰最小化。


6.如权利要求1所述的膜表面监控单元，其中，该光源被配置成用于沿着基本上平行于该视觉可观察膜的第一表面的方向引导光。


7.如权利要求1所述的膜表面监控单元，其中，该入口管道和该出口管道分别与该滞留物模块支撑块和该渗透模块支撑块集成。


8.如权利要求1所述的膜表面监控单元，其中，该滞留物模块的该入口管道和该出口管道基本上垂直于该光学窗口，从而允许成像系统容易地附接在该膜表面监控系统上方。


9.如权利要求8所述的膜表面监控单元，其中，该边缘照明光源沿着该侧光式光导的侧边缘固定，从而将位于该滞留物块上方的成像系统隔离开，从而使进入该光学窗口并且过度曝光该视觉可观察膜的杂散光最小化。


10.一种用于监控具有膜的过滤装置中的膜结垢、颗粒结污和生物结污的膜表面监控系统，其中，该过滤装置接收供给流并排放浓缩物流，该监控系统包括：
a)膜表面监控单元，该膜表面监控单元具有：
(i)视觉可观察膜，该视觉可观察膜在活动供给侧具有第一表面；
(ii)侧光式光导，该侧光式光导具有形成滞留物通道的孔，该滞留物通道可操作以隔离该滞留物通道中的加压流体，该视觉可观察膜邻近该侧光式光导定位并覆盖该孔，其中，该侧光式光导由透明或半透明材料构成以照明该视觉可观察膜的该第一表面，从而允许观察者观察该视觉可观察膜的第一表面上的结垢、颗粒和生物结污；
(iii)边缘照明光源，固定到该侧光式光导，该边缘照明光源可操作以照明该侧光式光导，从而提供基本上平行于该视觉可观察膜的照明；
(iv)滞留物模块，该滞留物模块具有：
(1)滞留物模块支撑块，
(2)该滞留物模块块内的光学窗口，该光学窗口用于观察该视觉可观察膜，
(3)用于供给进入流进入该膜表面监控单元的入口管道，
(4)用于排出液体浓缩物流的出口管道；以及，
(v)渗透模块，该渗透模块具有：
(1)渗透模块支撑块，
(2)渗透收集器，用于接收用于接收已经通过该侧光式光导的孔和该视觉可观察膜的渗透，
(3)渗透出口管道，用于引导渗透离开该渗透模块，
其中，当该膜表面监控单元处于其可操作配置时，该侧光式光导位于该滞留物模块与该渗透模块之间。
b)成像系统，该成像系统相对于该监控系统被配置和定位以便可操作以：
(i)捕获该视觉可观察膜的表面的图像和反射光谱中的至少一者，以及
(ii)创建指示所捕获的图像和该光谱中的至少一者的图像数据信号和光谱成像数据信号中的至少一者；
c)数据处理系统，该数据处理系统可操作地链接到该成像系统以便从其接收该图像数据信号，该数据处理系统可操作以分析该图像数据信号以便提供该视觉可观察膜上的结垢、颗粒结污和生物结污中的至少一者的程度的指示；以及，
d)控制器，其可操作以控制：照明；图像捕获和光谱捕获中的至少一者；图像数据管理；图像分析；和外部数据通信；入口流速、和活动供给上的压力以使其约为被监控的膜设备元件或设备片段的压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：安迪亚·拉哈戴安图，穆罕默德·比拉，
申请(专利权)人：美商戽水车水科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US