CN106124368A - 一种污染指数测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污染指数测试装置及其测试方法，涉及测试领域。所述装置包括：进水装置、换膜装置、控制显示装置、进气装置和计量水罐，所述进水装置、所述换膜装置和所述计量水罐顺次连接，所述进气装置分别连接所述换膜装置和所述计量水罐。本发明简单、经济、有效的稳压方式，提高测量值的精确度。液位传感器与水罐地刻度对应，结合了速度式流量传感器的方便和容积式流量传感器的高精度。而且与人工测量习惯一致，方便传感器的校验。结合收集到的温度、压力值，不仅可以计算SDI，还可以计算其他污染指数。

Description

一种污染指数测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及测试领域，尤其涉及一种污染指数测试装置及其测试方法。

背景技术

膜法水处理技术应用广泛，种类很多，常见的有反渗透、纳滤、超滤、微滤、膜蒸馏等等。但是，膜污染,尤其是微生物对膜系统的污染严重影响了膜元件的性能和寿命，阻碍了这项技术进一步的推广应用。

现有技术中很多指标被用于评判膜系统的污染程度或来表征污染程度，如淤泥污染指数SDI(Silt Density Index，标准ASTM D4189-07定义的测试办法)、修正污染指数MFI(Modified Fouling Index)。

CN 101532938公开了一种SDI测试仪，解决了人工测量带来的误差问题，但是并未公开是否进行MFI的测量，同时，上述专利的SDI测试仪利用调压阀来稳定水样的进水压力，导致调整的压力范围有限、稳定性一般，上述专利的SDI测试仪在水质较差或者现场工况复杂的条件下使用时，存在的问题为：进水压力波动较大时，须选用及其高端的调压阀才能解决水压力波动大的问题。如果测试海水等腐蚀性水样，还要求调压阀内所有过流部件有极好的耐腐蚀性能，加大了测试装置的成本。

CN 101672756公开了测试装置的工作流程。用定容积的计量筒收集被测水样的办法，简化了PLC的计算，但也限制了功能。因无法记录流量随时间的连续变化过程，导致只能计算SDI值，而不能计算MFI、SDI⁺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污染指数测试装置及其测试方法，从而解决现 有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明所述污染指数测试装置，所述装置包括：进水装置、换膜装置、控制显示装置、进气装置和计量水罐，所述进水装置、所述换膜装置和所述计量水罐顺次连接，所述进气装置分别连接所述换膜装置和所述计量水罐；

所述计量水罐与所述控制显示装置通信连接；

所述进气装置与所述换膜装置的通气管道上设置换膜装置电磁阀和换膜装置调压阀；所述进气装置与所述计量水罐的通气管道上设置计量水罐电磁阀和计量水罐调压阀；

换膜装置电磁阀、换膜装置调压阀、计量水罐电磁阀和计量水罐调压阀均与所述控制显示装置通信连接。

优选地，所述换膜装置的进气口处设置换膜装置压力传感器，所述计量水罐的气体入口处设置计量水罐压力传感器，所述换膜装置压力传感器和所述计量水罐压力传感器均与所述控制显示装置通信连接。

优选地，所述计量水罐的主体结构为罐体，所述罐体包括上盖、罐身和下底，所述上盖设置稳压气体入口，所述下底设置液体入口和液体出口，所述罐体内设置物位传感器，所述罐体的材质为透明材质，所述罐体的外壁上设置体积刻度。

更优选地，所述液体入口处设置计量水罐进水阀，所述液体出口处设置计量水罐出水阀，所述计量水罐进水阀和所述计量水罐出水阀均与所述控制显示装置通信连接；所述物位传感器与所述控制显示装置通信连接。

更优选地，所述下底上设置限位槽，所述上盖上设置物位传感器的连接线出口，通过所述限位槽和所述连接线出口，所述物位传感器限位在所述上盖和所 述下底之间。

更优选地，所述物位传感器为连续式物位传感器或开关式物位传感器，所述开关式物位传感器的数量大于等于1；所述开关式物位传感器的数量为3时，从上到下顺次设置高限位开关式物位传感器、报警中部开关式物位传感器和低限位下部开关式物位传感器。

优选地，所述换膜装置与所述计量水罐连接的通道上设置温度传感器和压力传感器，所述压力传感器靠近所述换膜装置的入口设置，所述温度传感器靠近所述计量水罐的入口设置，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述控制显示装置通信连接。

优选地，所述进水装置上设置增压泵。

优选地，所述进水装置为四通道的电磁阀控制进水装置；所述换膜装置为气缸压紧式卷膜机构；所述控制显示装置为PLC控制器与HMI组合或控制单片机和显示屏组合。

本发明所述基于污染指数测试装置的测试方法，所述方法是基于计量水罐中设置的物位传感器为开关式物位传感器，具体为：

S1，开启进水装置的至少一个进水通道和计量水罐的计量水罐电磁阀，然后判断换膜装置中的气缸上位感应开关是否开启，如果是，则进入S2；如果否，则关闭已经开启的进水通道，并发出水压低警报；

S2，当计量水罐中液位达到低液位感应开关时，关闭计量水罐的计量水罐电磁阀，然后同时打开计量水罐的计量水罐电磁阀和排水阀，直至计量水罐中液位低于低液位感应开关，再关闭计量水罐的计量水罐电磁阀和排水阀，完成计量水罐的清洗，进入S3；

S3，启动换膜装置的电机，所述电机将使用过的膜卷卷过膜过滤器，开启换 膜装置进气口处的第一电磁阀，使气缸向下运行并触发气缸下位感应开关，进入S4，如气缸下位感应开关未触发，则停机并发出气缸向下位置错误报警；

S4，开启步骤S1中开启的进水通道和计量水罐的计量水罐电磁阀，计量水罐内的液位上升至高液位感应开关后，开启换膜装置中的过滤电磁阀和排气电磁阀，开启时间为t，然后关闭，当计量水罐内的液位至高液位感应开关，关闭开启的进水通道；

S5，测试

S51，关闭步骤S4中的进水通道的同时，开启过滤电磁阀并开始计时，直至液位降低至低液位感应开关，记录记录消耗的时长T₀；

S52，控制步骤S4中的进水通道的开启和关闭，保证在每个预设时间内，计量水罐内的液位处于高液位感应开关，然后关闭步骤S4中的进水通道的同时开始计时，记录液位到达低液位感应开关时消耗的时长T_n；

预设时间为5min，10min和15min；

S53，控制显示装置计算并显示测试的进水通道的SDI和/或MFI值，结合收集到的温度、压力值参与计算，可以显示SDI⁺。

本发明的有益效果是：

1、简单、经济、有效的稳压方式，提高测量值的精确度。

2、液位传感器与水罐地刻度对应，结合了速度式流量传感器的方便和容积式流量传感器的高精度。而且与人工测量习惯一致，方便传感器的校验。

3、结合收集到的温度、压力值，不仅可以计算SDI，还可以计算其他污染指数。

附图说明

图1是所述污染指数测试装置的结构示意图；

图2是本发明所述计量水罐的结构示意图；

1表示上盖，2表示下底，3表示罐身，4表示稳压气体的入口，5表示被测液体入口，6表示被测液体出口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

本实施例所述污染指数测试装置，所述装置包括：进水装置、换膜装置、控制显示装置、进气装置和计量水罐，所述进水装置、所述换膜装置和所述计量水罐顺次连接，所述进气装置分别连接所述换膜装置和所述计量水罐；

所述计量水罐与所述控制显示装置通信连接；

所述进气装置与所述换膜装置的通气管道上设置换膜装置电磁阀和换膜装置调压阀；

所述进气装置与所述计量水罐的通气管道上设置计量水罐电磁阀和计量水罐调压阀；

换膜装置电磁阀、换膜装置调压阀、计量水罐电磁阀和计量水罐调压阀均与所述控制显示装置通信连接。

更详细的解释说明为：

(一)，所述换膜装置的进气口处设置换膜装置压力传感器，所述计量水罐的气体入口处设置计量水罐压力传感器，所述换膜装置压力传感器和所述计量水罐压力传感器均与所述控制显示装置通信连接。进气装置连接计量水罐稳定被测水样的压力。换膜装置种类繁多，本申请所述换膜装置为气缸压紧式装置， 这种装置需要进气。

进气装置用来保证进入罐体内的气体为稳压气体，如本领域技术人员公知，调整罐体内气体的压力，即为调整被测液体出口的压力。

(二)所述计量水罐的主体结构为罐体，所述罐体包括上盖、罐身和下底，所述上盖设置稳压气体入口，所述下底设置液体入口和液体出口，所述罐体内设置物位传感器，所述物位传感器与所述控制显示装置通信连接。

所述罐体的材质为透明材质，所述罐体的外壁上设置体积刻度。在使用时人工方便读数和校准。

所述液体入口处设置计量水罐进水阀，所述液体出口处设置计量水罐出水阀，所述计量水罐进水阀和所述计量水罐出水阀均与所述控制显示装置通信连接；所述物位传感器与所述控制显示装置通信连接。

所述下底上设置限位槽，所述上盖上设置物位传感器的连接线出口，通过所述限位槽和所述连接线出口，所述物位传感器限位在所述上盖和所述下底之间。

所述物位传感器为连续式物位传感器或开关式物位传感器，所述开关式物位传感器的数量大于等于1；当所述开关式物位传感器的数量为3时，所述开关式物位传感器的数量为3时，从上到下顺次设置高限位开关式物位传感器、报警中部开关式物位传感器和低限位下部开关式物位传感器。

本实施例所述计量水罐的工作过程：

1、当被测液体从被测液体入口进入容器后，由于压力高于稳压气体入口处压缩气体压力，液体经被测液体出口排出，同时，液位上升，此时被测液体出口处的液体压力与稳压气体入口压缩气体压力恒等；

2、当液位到达上部开关式物位传感器时，被测液体入口关闭，避免被测液体回流至压缩气体管路。

3、当液位到下部开关式物位传感器时，收集过程结束，被测液体入口打开，此时液位继续上升同时经被测液体出口排出，保证整个工作过程是连续的，无中断的。

(三)所述换膜装置与所述计量水罐连接的通道上设置温度传感器和压力传感器，所述压力传感器靠近所述换膜装置的入口设置，所述温度传感器靠近所述计量水罐的入口设置，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述控制显示装置通信连接。

所述进水装置上设置增压泵。

所述进水装置为四通道的电磁阀控制进水装置；

所述换膜装置为气缸压紧式卷膜机构；

所述控制显示装置为PLC控制器与HMI组合或控制单片机和显示屏组合。

基于实施例所述污染指数测试装置的测试方法，所述方法是基于计量水罐中设置的物位传感器为开关式物位传感器，具体为：

S1，开启进水装置的至少一个进水通道和计量水罐的进气电磁阀，然后判断换膜装置中的气缸上位感应开关是否开启，如果是，则进入S2；如果否，则关闭已经开启的进水通道，并发出水压低警报；

S2，当计量水罐中液位达到低液位感应开关时，关闭计量水罐的进气电磁阀，然后同时打开计量水罐的进气电磁阀和排水阀，直至计量水罐中液位低于低液位感应开关，再关闭计量水罐的进气电磁阀和排水阀，完成计量水罐的清洗，进入S3；

S3，启动换膜装置的电机，所述电机将使用过的膜卷卷过膜过滤器，开启换膜装置进气口处的第一电磁阀，使气缸向下运行并触发气缸下位感应开关，进 入S4，如气缸下位感应开关未触发，则停机并发出气缸向下位置错误报警；

S4，开启步骤S1中开启的进水通道和计量水罐的进气电磁阀，计量水罐内的液位上升至高液位感应开关后，开启换膜装置中的过滤电磁阀和排气电磁阀，开启时间为t，然后关闭，当计量水罐内的液位至高液位感应开关，关闭开启的进水通道；

S5，测试

S51，关闭步骤S4中的进水通道的同时，开启过滤电磁阀并开始计时，直至液位降低至低液位感应开关，记录记录消耗的时长T₀；

S52，控制步骤S4中的进水通道的开启和关闭，保证在每个预设时间内，计量水罐内的液位处于高液位感应开关，然后关闭步骤S4中的进水通道的同时开始计时，记录液位到达低液位感应开关时消耗的时长T_n；

预设时间为5min，10min和15min；

S53，控制显示装置计算并显示测试的进水通道的SDI和/或MFI值，结合收集到的温度、压力值参与计算，可以显示SDI⁺；

当物位传感器为开关式物位传感器时，控制显示装置计算并显示测试的进水通道的SDI；当物位传感器为连续型传感器时，控制显示装置计算并显示测试的进水通道的SDI、MFI和SDI⁺。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

1、简单、经济、有效的稳压方式，提高测量值的精确度。

2、液位传感器与水罐地刻度对应，结合了速度式流量传感器的方便和容积式流量传感器的高精度。而且与人工测量习惯一致，方便传感器的校验。

3、结合收集到的温度、压力值，不仅可以计算SDI，还可以计算其他污染指数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种污染指数测试装置，其特征在于，所述装置包括：进水装置、换膜装置、控制显示装置、进气装置和计量水罐，所述进水装置、所述换膜装置和所述计量水罐顺次连接，所述进气装置分别连接所述换膜装置和所述计量水罐；

所述计量水罐与所述控制显示装置通信连接；

所述进气装置与所述换膜装置的通气管道上设置换膜装置电磁阀和换膜装置调压阀；所述进气装置与所述计量水罐的通气管道上设置计量水罐电磁阀和计量水罐调压阀；

换膜装置电磁阀、换膜装置调压阀、计量水罐电磁阀和计量水罐调压阀均与所述控制显示装置通信连接。

2.根据权利要求1所述污染指数测试装置，其特征在于，所述换膜装置的进气口处设置换膜装置压力传感器，所述计量水罐的气体入口处设置计量水罐压力传感器，所述换膜装置压力传感器和所述计量水罐压力传感器均与所述控制显示装置通信连接。

3.根据权利要求1所述污染指数测试装置，其特征在于，所述计量水罐的主体结构为罐体，所述罐体包括上盖、罐身和下底，所述上盖设置稳压气体入口，所述下底设置液体入口和液体出口，所述罐体内设置物位传感器，所述罐体的材质为透明材质，所述罐体的外壁上设置体积刻度。

4.根据权利要求3所述污染指数测试装置，其特征在于，所述液体入口处设置计量水罐进水阀，所述液体出口处设置计量水罐出水阀，所述计量水罐进水阀和所述计量水罐出水阀均与所述控制显示装置通信连接；

所述物位传感器与所述控制显示装置通信连接。

5.根据权利要求3所述污染指数测试装置，其特征在于，所述下底上设置限位槽，所述上盖上设置物位传感器的连接线出口，通过所述限位槽和所述连接线出口，所述物位传感器限位在所述上盖和所述下底之间。

6.根据权利要求3所述污染指数测试装置，其特征在于，所述物位传感器为连续式物位传感器或开关式物位传感器，所述开关式物位传感器的数量大于等于1；

所述开关式物位传感器的数量为3时，从上到下顺次设置高限位开关式物位传感器、报警中部开关式物位传感器和低限位下部开关式物位传感器。

7.根据权利要求1所述污染指数测试装置，其特征在于，所述换膜装置与所述计量水罐连接的通道上设置温度传感器和压力传感器，所述压力传感器靠近所述换膜装置的入口设置，所述温度传感器靠近所述计量水罐的入口设置，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述控制显示装置通信连接。

8.根据权利要求1所述污染指数测试装置，其特征在于，所述进水装置上设置增压泵。

9.根据权利要求1所述污染指数测试装置，其特征在于，

所述进水装置为四通道的电磁阀控制进水装置；

所述换膜装置为气缸压紧式卷膜机构；

所述控制显示装置为PLC控制器与HMI组合或控制单片机和显示屏组合。

10.一种基于权利要求1所述污染指数测试装置的测试方法，其特征在于，所述方法是基于计量水罐中设置的物位传感器为开关式物位传感器，具体为：

S1，开启进水装置的至少一个进水通道和计量水罐的计量水罐电磁阀，然后判断换膜装置中的气缸上位感应开关是否开启，如果是，则进入S2；如果否，则关闭已经开启的进水通道，并发出水压低警报；

S2，当计量水罐中液位达到低液位感应开关时，关闭计量水罐的计量水罐电磁阀，然后同时打开计量水罐的计量水罐电磁阀和排水阀，直至计量水罐中液位低于低液位感应开关，再关闭计量水罐的计量水罐电磁阀和排水阀，完成计量水罐的清洗，进入S3；

S3，启动换膜装置的电机，所述电机将使用过的膜卷卷过膜过滤器，开启换膜装置进气口处的第一电磁阀，使气缸向下运行并触发气缸下位感应开关，进入S4，如气缸下位感应开关未触发，则停机并发出气缸向下位置错误报警；

S4，开启步骤S1中开启的进水通道和计量水罐的计量水罐电磁阀，计量水罐内的液位上升至高液位感应开关后，开启换膜装置中的过滤电磁阀和排气电磁阀，开启时间为t，然后关闭，当计量水罐内的液位至高液位感应开关，关闭开启的进水通道；

S5，测试

S51，关闭步骤S4中的进水通道的同时，开启过滤电磁阀并开始计时，直至液位降低至低液位感应开关，记录记录消耗的时长T₀；

S52，控制步骤S4中的进水通道的开启和关闭，保证在每个预设时间内，计量水罐内的液位处于高液位感应开关，然后关闭步骤S4中的进水通道的同时开始计时，记录液位到达低液位感应开关时消耗的时长T_n；

预设时间为5min，10min和15min；

S53，控制显示装置计算并显示测试的进水通道的SDI和/或MFI值，结合收集到的温度、压力值参与计算，可以显示SDI⁺。