一种水处理用膜性能分析方法技术

本发明专利技术公开了一种水处理用膜性能分析方法，膜性能分析装置包括进料箱、膜室、产水箱、进料泵以及反洗泵，本发明专利技术可多维度测试膜性能及进行膜污染研究，利用本发明专利技术的膜性能分析装置可分析测试装置测试膜初始性能、进行污染模型的类型评价、计算膜污染速率、通过不同污染源截留速率评价膜污染、通过超声波技术评价膜污染形成速率、进行反洗控制膜污染效果测试以及化学清洗控制膜污染效果测试。及化学清洗控制膜污染效果测试。及化学清洗控制膜污染效果测试。

【技术实现步骤摘要】
一种水处理用膜性能分析方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，特别是涉及一种水处理用膜性能分析方法。

技术介绍

[0002]随着水处理中膜工艺的普及使用，发现膜性能以及膜污染一直是困扰膜系统长期稳定运行的难题。在相同过滤精度下，膜性能的好坏主要以膜初始通量、过滤阻力作为代表。而运行过程中积累的膜污染主要有有机污染和无机污染。而解决膜污染，最有效的方法就是弄清膜污染形成的原因，确定膜污染的种类。目前市场可见的测试装置仅通过流量、压力的变化单一的测定膜性能及膜污染带来的流量及压力的变化。
[0003]现有技术中缺乏相应的装置和膜性能分析方法，既可以有效测试有机膜/无机膜性能，又可以进行膜污染机理分析研究及膜污染控制评价等功能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种水处理用膜性能分析方法。
[0005]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0006]一种水处理用膜性能分析方法，包括进料箱、膜室、产水箱、进料泵以及反洗泵，其中：
[0007]所述进料泵的进水口上连接进料水管，所述进料水管的端部延伸至所述进料箱内底部，所述进料泵的出水口上连接供水管，所述供水管通过第一供水支路与所述进料箱相连通，所述供水管通过第二供水支路连接至所述膜室的进水口，所述第一供水支路上设有旁路阀，所述第二供水支路上设有进水阀以及进水压力表；所述膜室的产水口连接有产水管，所述产水管通过第一产水支路与所述进料箱相连通，所述第一产水支路上设有产水回流阀，所述产水管通过第二产水支路连接至所述产水箱，所述第二产水支路上设有产水阀以及产水流量计；所述膜室的浓水口连接有浓水管，所述浓水管的末端延伸至所述进料箱，所述浓水管上设有浓水压力表、浓水阀以及浓水流量计；所述产水箱的底部出水口通过管路连接至所述反洗泵的进水口，所述反洗泵的出水口通过反洗管连接至所述第二产水支路，所述反洗管上设有反洗阀、反洗流量计以及反洗压力表；
[0008]膜初始性能的测试方法包括以下步骤：
[0009]在所述进料箱中装满水，在所述膜室中填装待测试的膜片，打开旁路阀、进水阀、产水阀，开启进料泵，通过调节旁路阀使进水压力表达到预期测试压力，读取产水流量计F1的数值，根据待测试的膜片的面积A计算出膜通量J，J＝F1/A；
[0010]在获知膜通量J之后，根据达西定律J＝ΔP/(μR
t
)计算膜初始过滤阻力R
t
，J为膜通量，ΔP为膜片两侧的压力差，μ为溶液粘度，R
t
为过滤总阻力。
[0011]在上述技术方案中，膜污染模型的类型通过以下公式评价：
[0012][0013]或
[0014]其中，t表示过滤时间，J代表过膜通量，V表示过滤体积，V＝F1*t，A0代表膜面积，K为系数；
[0015]通过拟合曲线，找到转折点，对变化点前后的数据再次分别拟合，得到n的值就可确定不同组别污染中起主导作用的机制，当n＝2时，主要是完全阻塞模型，当n＝1.5时，标准阻塞起主导作用，当n＝1时，视为临界阻塞，当n＝0左右时，则是滤饼层阻塞。
[0016]在上述技术方案中，所述分析方法还包括膜污染速率的计算方法，污染速率包括死端过滤和错流过滤。
[0017]在上述技术方案中，死端过滤时，在进料箱中充满待处理料液，在膜室中填装待测试的膜片，打开进水阀、产水阀，开启进料泵，通过调节旁路阀来控制进水压力，在稳定进水压力条件下记录产水流量计F1随时间t的变化，由此得出由膜通量变化速率为参考的膜污染速率α＝ΔJ/t，其中，ΔJ＝|J1‑
J0|/J0×
100，ΔJ为膜通量变化率，J0为初始通量，J1为经过时间t后的膜通量。
[0018]在上述技术方案中，错流过滤时，在进料箱中充满待处理料液，在膜室中填装待测试的膜片，打开进水阀、浓水阀、产水阀，开启进料泵，可以通过调节旁路阀来控制进水压力，在稳定进水压力条件下记录产水流量计F1随时间t的变化，由此得出在一定错流流速条件下的由膜通量变化速率为参考的膜污染速率α＝ΔJ/t，其中，ΔJ＝|J1‑
J0|/J0×
100，ΔJ为膜通量变化率，J0为初始通量，J1为经过时间t后的膜通量。
[0019]在上述技术方案中，所述第二供水支路上设有进水水质测试仪，所述第二产水支路上设有膜产水水质测试仪，所述进水水质测试仪以及膜产水水质测试仪与控制端通讯连接，所述控制端与所述的进水压力表、浓水压力表、反洗压力表、产水流量计、浓水流量计、反洗流量计通讯连接；
[0020]所述分析方法还包括膜截留速率的计算方法：
[0021]膜截留速率η＝ΔR/t，其中R＝C0/C*100％，R为试验膜污染物膜截留率，C0为WA2测试的污染物浓度，C为WA1测试的污染物浓度，截留变化率ΔR＝|R
均
‑
R0|/R0×
100，ΔR为截留率变化率，R0为测试膜截留空白样品的截留率值，R
均
为试验膜多次测试进水的截留率平均值。
[0022]在上述技术方案中，不同污染阶段膜污染截留率与膜通量变化速率的评价关系如下表所示：
[0023][0024]在上述技术方案中，所述膜室上设有超声传感器，所述超声传感器与所述超声发射接收器通讯连接，所述超声发射接收器通过示波器连接至控制端；
[0025]所述分析方法还包括膜上污染层厚度的计算，ΔS＝c*Δt/2，式中S为界面至传感
器距离，ΔS为污染层厚度，Δt是到达时间，超声速度c已知，由此计算ΔS准确值。
[0026]在上述技术方案中，所述分析方法还包括反洗控制膜污染效果测试方法，在测试时，在产水箱充满纯水或膜产水，打开浓水阀、反洗阀，开启反洗泵，通过控制反洗阀开度控制反洗流量计F3；同时通过不同反洗时间，控制不同F3，判断膜污染膜污染恢复效果，其中膜污染速率α＝ΔJ/t，其中，ΔJ＝|J1‑
J0|/J0×
100，ΔJ为膜通量变化率，J0为初始通量，J1为经过时间t后的膜通量，J为膜通量，J＝F3/A，A为膜片的面积。
[0027]在上述技术方案中，所述分析方法还包括化学清洗控制膜污染效果测试方法，所述进料箱的底部设有磁力搅拌器，在测试时，进料箱内配置一定浓度清洗剂，打开磁力搅拌器、进水阀、浓水阀、产水回流阀，开启进料泵，通过控制循环、浸泡的时间，判断膜污染膜污染恢复效果，其中膜污染速率α＝ΔJ/t，其中，ΔJ＝|J1‑
J0|/J0×
100，ΔJ为膜通量变化率，J0为初始通量，J1为经过时间t后的膜通量，J为膜通量，J＝F3/A，A为膜片的面积。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0029]1.本装置可以通过多维度测试膜性能及进行膜污染研究。本专利技术可多维度测试膜性能及进行膜污染研究，利用本专利技术的膜性能分析装置可分析测试装置测试膜初始性能、进行污染模型的类型评价本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水处理用膜性能分析方法，其特征在于，包括进料箱、膜室、产水箱、进料泵以及反洗泵，其中：所述进料泵的进水口上连接进料水管，所述进料水管的端部延伸至所述进料箱内底部，所述进料泵的出水口上连接供水管，所述供水管通过第一供水支路与所述进料箱相连通，所述供水管通过第二供水支路连接至所述膜室的进水口，所述第一供水支路上设有旁路阀，所述第二供水支路上设有进水阀以及进水压力表；所述膜室的产水口连接有产水管，所述产水管通过第一产水支路与所述进料箱相连通，所述第一产水支路上设有产水回流阀，所述产水管通过第二产水支路连接至所述产水箱，所述第二产水支路上设有产水阀以及产水流量计；所述膜室的浓水口连接有浓水管，所述浓水管的末端延伸至所述进料箱，所述浓水管上设有浓水压力表、浓水阀以及浓水流量计；所述产水箱的底部出水口通过管路连接至所述反洗泵的进水口，所述反洗泵的出水口通过反洗管连接至所述第二产水支路，所述反洗管上设有反洗阀、反洗流量计以及反洗压力表；膜初始性能的测试方法包括以下步骤：在所述进料箱中装满水，在所述膜室中填装待测试的膜片，打开旁路阀、进水阀、产水阀，开启进料泵，通过调节旁路阀使进水压力表达到预期测试压力，读取产水流量计F1的数值，根据待测试的膜片的面积A计算出膜通量J，J＝F1/A；在获知膜通量J之后，根据达西定律J＝ΔP/(μR
t
)计算膜初始过滤阻力R
t
，J为膜通量，ΔP为膜片两侧的压力差，μ为溶液粘度，R
t
为过滤总阻力，当测试过程中浓水阀开启时，ΔP＝(P1+P2)/2，当测试过程中浓水阀不开启时，ΔP＝P。2.如权利要求1所述的水处理用膜性能分析方法，其特征在于，所述分析方法还包括污染模型的类型分析，膜污染模型的类型通过以下公式评价：或其中，t表示过滤时间，J代表过膜通量，V表示过滤体积，V＝F1*t，A0代表膜面积，K为系数；通过拟合曲线，找到转折点，对变化点前后的数据再次分别拟合，得到n的值就可确定不同组别污染中起主导作用的机制，当n＝2时，主要是完全阻塞模型，当n＝1.5时，标准阻塞起主导作用，当n＝1时，视为临界阻塞，当n＝0左右时，则是滤饼层阻塞。3.如权利要求1所述的水处理用膜性能分析方法，其特征在于，所述分析方法还包括膜污染速率的计算方法，污染速率包括死端过滤和错流过滤。4.如权利要求3所述的水处理用膜性能分析方法，其特征在于，死端过滤时，在进料箱中充满待处理料液，在膜室中填装待测试的膜片，打开进水阀、产水阀，开启进料泵，通过调节旁路阀来控制进水压力，在稳定进水压力条件下记录产水流量计F1随时间t的变化，由此得出由膜通量变化速率为参考的膜污染速率α＝ΔJ/t，其中，ΔJ＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡诚，孙文俊，田一梅，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：