CN105771668A - 一种中空纤维膜组件完整性检测装置及其检测方法 - Google Patents

一种中空纤维膜组件完整性检测装置及其检测方法 Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/10—Testing of membranes or membrane apparatus; Detecting or repairing leaks

Abstract

本发明公开了一种中空纤维膜组件完整性检测装置，包括中空纤维膜组件的反应器、通过管路与中空纤维膜组件出水口相连接的水泵，所述水泵出水口连接的管路回流至反应器，所述反应器底部设置有曝气头，所述曝气头通过曝气管路依次连接有气体流量计和曝气泵，所述水泵与中空纤维膜组件之间连接的管路设置有光学测量器，所述光学测量器一侧设置有激光发射器，另一侧设置有光电转换器，所述光电转换器与电源和固定电阻串联形成闭合电路，所述固定电阻两端并联有与电脑相连接的数据采集卡。本发明快速、准确、灵敏、连续、简便。

Description

一种中空纤维膜组件完整性检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种检测装置及检测方法，更具体的说，是涉及一种中空纤维膜组件完整性检测装置及其检测方法。
背景技术
在水处理中，膜法水处理技术以其出水水质稳定、占地面积小等优势的优点，广泛应用于制药、酿造、餐饮、化工、市政污水回佣、医院、小区污水回用、造纸等生产生活污水处理。该技术不但可以很好地去除水体中胶体颗粒，而且可以有效地屏障原水中病原微生物。但是，一旦膜组件出现破损，病原微生物就会穿过膜面，导致出水水质下降，严重危害人类的身体健康，后果严重。因此，膜组件的完整性对于出水水质有巨大的影响，如何及时有效的检测膜组件的完整性，保证出水水质，确保污水达标排放至关重要。
膜壁微孔密布，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，大分子溶质被膜截留，达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程，大分子溶质被膜壁阻隔，随浓缩液流出，膜不易被堵塞，可连续长期使用。
自从膜分离过程诞生，人们致力于膜完整性检测方法的研究一直未停歇过。美国环境保护署将膜完整性检测方法分为直接检测方法和间接检测方法。
直接检测方法即直接针对膜纤维或膜组件进行测试，直接确定膜的完整性，直接检测法包括压力衰减测试、空气扩散流测试、真空衰减测试等，方法步骤都比较繁琐，人为因素干扰大，在操作上不易实现，而且很难在线检测。间接测试方法主要有浊度检测、颗粒检测、尖峰完整性检测和微生物挑战测试等，属破坏性检测，灵敏度差，分辨率低，通常作为辅助检测手段。浊度是水中颗粒物的替代参数，是表明水中颗粒物的水质指标，是水处理中一项重要的指标，几乎应用于所有的水处理工艺当中，浊度检测价廉，灵敏性低。颗粒检测记录所有粒径的颗粒数量，能够提供一个相当大规模的水质数据；比颗粒计数价廉，灵敏性低，比浊度检测灵敏性高。综上所述，开发快速、准确、灵敏、连续、简便的膜完整性在线检测方法，已经成为目前精确应用膜技术的重要问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种快速、准确、灵敏、连续、简便的中空纤维膜组件完整性检测装置及其检测方法，根据光学原理和电学原理，利用采集卡采集固定电阻两端电压变化，间接表征中空纤维膜组件的完整性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种中空纤维膜组件完整性检测装置，包括中空纤维膜组件的反应器、通过管路与中空纤维膜组件出水口相连接的水泵，所述水泵出水口连接的管路回流至反应器，所述反应器底部设置有曝气头，所述曝气头通过曝气管路依次连接有气体流量计和曝气泵，所述水泵与中空纤维膜组件之间连接的管路设置有光学测量器，，所述光学测量器一侧设置有激光发射器，另一侧设置有光电转换器，所述光电转换器与电源和固定电阻串联形成闭合电路，所述固定电阻两端并联有与电脑相连接的数据采集卡。
所述光学测量器由透明空心管体构成。
所述光电转换器由设置有一个光通道口的遮光壳体构成，所述壳体内壁设置有光敏电阻，所述光敏电阻与光通道口、光学测量器和激光发射器同时设置于一条直线上。
一种基于上述的中空纤维膜组件完整性检测装置的检测方法，包括以下步骤：
(1)按图纸组装中空纤维膜组件完整性检测装置；
(2)启动水泵，反应器中液体经中空纤维膜组件、管路和水泵，回流至反应器中，形成一个回路；
(3)启动曝气泵，曝气头在反应器中产生气泡；
(4)激光发射器发射激光穿过光学测量器，光电转换器接收激光信号，电源提供电压，数据采集卡采集固定电阻两端电压，传递至电脑，电脑实时显示电压变化，进行判断；若中空纤维膜组件破损，气泡穿过中空纤维膜组件进入光学测量器，固定电阻两端电压降低；反之，若中空纤维膜组件完整，固定电阻两端电压稳定。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
(1)本发明中，水泵进水口连接的管路设置有光学测量器，光学测量器一侧设置有激光发射器，激光具有方向性好、亮度高、单色性好和高能量密度等特点，利用激光光源可以减少装置散射，测量准确性高；
(2)本发明中，光学测量器另一侧设置有光电转换器，光电转换器与电源和固定电阻串联形成回路，固定电阻两端并联有与电脑相连接的数据采集卡，光电转换器接收穿过光学测量器的激光信号，数据采集卡将固定电阻两端的电压变化情况传递至电脑进行显示，从而判断出中空纤维膜组件的完整性，可实现连续在线检测，灵敏度高，运行稳定，且经济性好；
(3)本发明简单易行，占地小、灵活方便，具有广阔工程应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中光学测量器的结构示意图；
图3是图2的A-A剖视图；
图4是图2的B-B剖视图；
图5是图1中光电转换器的左视图；
图6是图5的C-C剖视图。
附图标记:1.中空纤维膜组件；2.光学测量器；3.管路；4.水泵；5.曝气泵；6.曝气管路；7.气体流量计；8.曝气头；9.光电转换器；10.激光发射器；11.电源；12.数据采集卡；13.固定电阻；14.电脑；15.反应器；91.壳体；92.光敏电阻；93光通道口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1至图6所示，本发明的一种中空纤维膜组件完整性检测装置，包括中空纤维膜组件1的反应器15、通过管路3与中空纤维膜组件1上部出水口相连接的水泵4，即检测时水泵4进水口与中空纤维膜组件1出水口相连接，所述水泵4出水口连接的管路3回流至反应器15中，形成一个回路。所述反应器15底部内侧设置有曝气头8，所述曝气头8通过曝气管路6依次连接有设置于反应器15外部的气体流量计7和曝气泵5。所述水泵4与中空纤维膜组件1之间连接的管路3设置有光学测量器2，所述光学测量器2由透明空心管体构成，可选用有机玻璃材料制作，可设置为“I”字形状，其内部通道的截面由上至下可依次设置为圆形、矩形和圆形，两端作为与管路3相连接的圆形接口，中部长孔通道截面矩形宽度可设置为3mm，长度可设置为10mm。所述光学测量器2一侧设置有激光发射器10，另一侧设置有光电转换器9，所述激光发射器10可选用红外激光发射器，输出波长650nm，可调线宽，单通道连续式运转方式。所述光电转换器9由设置有一个光通道口93的空心遮光壳体91构成，所述壳体91内部形成一个封闭空间，可遮住外部光线，所述壳体91内壁设置有5mm光敏电阻92，所述光敏电阻92与光通道口93、光学测量器2和激光发射器10同时设置于一条直线上，布置时所述光通道口93邻近光学测量器2。所述光学测量器2、激光发射器10和光电转换器9设置于一条直线上，以保证激光发射器10发出的激光能够穿过光学测量器2被光电转换器9所接收。所述光电转换器9与电源11和固定电阻13串联形成一个闭合电路，所述电源11能够提供10V电压。所述固定电阻13两端并联有数据采集卡12，所述数据采集卡12可通过数据线与电脑14相连接。
本发明基于光散射理论中的消光法，将激光发射器10与光电转换器9联用，利用激光的高亮度性与穿透性，光敏电阻随光照强度变化发生灵敏改变的原理，实时在线地检测膜完整性。所述中空纤维膜组件1可用内压式超滤膜或微滤膜等。
上述中空纤维膜组件完整性检测装置的检测方法，包括以下步骤：首先，按图纸组装中空纤维膜组件完整性检测装置；然后，启动水泵4，反应器15中液体经中空纤维膜组件1、管路3和水泵4，回流至反应器15中，形成一个回路；其次，启动曝气泵5，曝气头8在反应器15中产生无数小气泡；最后，所述激光发射器10发射激光穿过光学测量器2，所述光电转换器9接收激光信号，电源11提供电压，数据采集卡12采集固定电阻13两端电压，采集到的电压信号可通过数据线传递至电脑14，在电脑14中实时显示电压变化，通过观察电压信号变化规律，判断中空纤维膜组件1是否出现破损；若中空纤维膜组件1破损，气泡穿过中空纤维膜组件1进入管路3，气泡经过光学测量器2时，由于介质发生变化，激光光强会被散射掉一部分，光电转换器9接收到的光强变化，引起固定电阻13两端电压降低；反之，若中空纤维膜组件1完整，光电转换器9接收到的光强为一常数，固定电阻13两端电压稳定。

Claims (4)

1.一种中空纤维膜组件完整性检测装置，包括中空纤维膜组件的反应器、通过管路与中空纤维膜组件出水口相连接的水泵，所述水泵出水口连接的管路回流至反应器，所述反应器底部设置有曝气头，所述曝气头通过曝气管路依次连接有气体流量计和曝气泵，其特征在于，所述水泵与中空纤维膜组件之间连接的管路设置有光学测量器，所述光学测量器一侧设置有激光发射器，另一侧设置有光电转换器，所述光电转换器与电源和固定电阻串联形成闭合电路，所述固定电阻两端并联有与电脑相连接的数据采集卡。
2.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜组件完整性检测装置，其特征在于，所述光学测量器由透明空心管体构成。
3.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜组件完整性检测装置，其特征在于，所述光电转换器由设置有一个光通道口的遮光壳体构成，所述壳体内壁设置有光敏电阻，所述光敏电阻与光通道口、光学测量器和激光发射器同时设置于一条直线上。
4.一种基于上述权利要求1～3所述的中空纤维膜组件完整性检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按图纸组装中空纤维膜组件完整性检测装置；
(2)启动水泵，反应器中液体经中空纤维膜组件、管路和水泵，回流至反应器中，形成一个回路；
(3)启动曝气泵，曝气头在反应器中产生气泡；
(4)激光发射器发射激光穿过光学测量器，光电转换器接收激光信号，电源提供电压，数据采集卡采集固定电阻两端电压，传递至电脑，电脑实时显示电压变化，进行判断；若中空纤维膜组件破损，气泡或水中颗粒物穿过中空纤维膜组件进入光学测量器，固定电阻两端电压降低；反之，若中空纤维膜组件完整，固定电阻两端电压稳定。
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