CN110652884A - 一种中空膜丝过滤性能测试装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中空膜丝过滤性能测试装置及系统，中空膜丝过滤性能测试装置包括水箱；框架，能够在水箱中取放；罩壳，设有产水出口；第一支撑组件，能够与多根膜丝连接，第一支撑组件与罩壳紧密连接，第一支撑组件与罩壳之间形成产水内腔，第一支撑组件上设有多个插针，插针具有导通产水内腔和膜丝的内腔的针孔；第二支撑组件，能够与多根膜丝连接；第一支撑组件和第二支撑组件均与框架连接，并能够将膜丝拉直。中空膜丝过滤性能测试系统，包括中空膜丝过滤性能测试装置、双向蠕动泵、产水计量装置。结构简单，方便在水厂现场装配，方便进行同批次的重复性测试，能完全反映现场污水的状况，而且能够测定多条膜丝的过滤性能，避免导致个体差异。

Description

一种中空膜丝过滤性能测试装置及系统

技术领域

本发明用于废水处理领域，特别是涉及一种中空膜丝过滤性能测试装置及系统。

背景技术

近些年来，膜分离技术，包括MBR反应技术作为一种新兴的高效分离技术，已经广泛应用在市政污水及工业污水的处理中。其中，中空纤维膜在膜生物反应器中占据了大部分的市场。

在使用的过程中，需要提供中空纤维膜的过滤性能作为工艺设计及运行操作的参考依据，不同厂家的中空纤维膜的测试装置大部分都是截取一根或几根膜丝，通过环氧树脂及聚氨酯浇注，长时间固化，然后在实验室以清水或者模拟的污水，通过膜丝外压或膜丝内腔抽吸的方式测试其过滤性能，包括产水量、过滤压力，从而计算其膜的产水通量及膜的透水率，但是，浇注的方法其固化时间比较长，不方便进行同批次的重复性测试，也不方便在水厂现场制作，另外，单根膜丝的测试也容易导致个体差异，而且实验室的清水测试或模拟污水测试不能完全反映现场污水的状况，从而导致实验室数据与现场的实际数据有差异，另外，常用的测试方式通常是在静态的条件下进行的，没有在线清洗的功能，因此不能反映膜生物反应器过滤系统的实际过滤性能。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种中空膜丝过滤性能测试装置及系统，结构简单，方便在水厂现场装配，方便进行同批次的重复性测试，能完全反映现场污水的状况，而且能够测定多条膜丝的过滤性能，避免导致个体差异。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种中空膜丝过滤性能测试装置，包括

水箱；

框架，能够在所述水箱中取放；

罩壳，设有产水出口；

第一支撑组件，能够与多根中空膜丝的第一端连接，所述第一支撑组件与所述罩壳紧密连接，所述第一支撑组件与所述罩壳之间形成产水内腔，所述第一支撑组件上设有多个插针，所述插针具有导通所述产水内腔和中空膜丝的内腔的针孔；

第二支撑组件，能够与多个中空膜丝的第二端连接，并密封中空膜丝的第二端；

其中，所述第一支撑组件和所述第二支撑组件均与所述框架连接，并能够将中空膜丝拉直。

优选的，所述水箱内设有能够引导所述框架取放的导槽，所述导槽底部设有能够支撑所述框架的支撑座。

优选的，所述框架具有第一支撑臂和第二支撑臂，所述第一支撑臂和所述第二支撑臂的底部通过底框连接，所述第一支撑组件与所述第一支撑臂和所述第二支撑臂的端部连接，所述第二支撑组件嵌在所述第一支撑臂和所述第二支撑臂之间并与所述第一支撑臂和所述第二支撑臂连接。

优选的，所述第一支撑组件上设有多个第一过孔，所述插针插入中空膜丝的第一端的内腔后穿入所述第一过孔并将中空膜丝的第一端夹紧；所述第二支撑组件包括支架和夹具，所述支架上设有多个第二过孔，所述支架和夹具可拆卸连接并能够将穿过所述第二过孔后的中空膜丝的第二端夹紧，所述支架与所述第一支撑臂和所述第二支撑臂连接。

优选的，所述第一支撑臂和所述第二支撑臂的端部设有螺杆，所述第一支撑组件上设有螺杆过孔，所述螺杆穿过所述螺杆过孔，所述螺杆上设有能够调节或锁定所述第一支撑组件在螺杆上位置的螺母。

优选的，所述底框上设有曝气接口和出气孔，所述曝气接口与所述出气孔相通。

优选的，所述第一支撑组件和所述罩壳之间设有密封圈。

一种中空膜丝过滤性能测试系统，包括

以上一些权利要求所述的中空膜丝过滤性能测试装置；

双向蠕动泵，与所述产水出口通过第一管道连接；及

产水计量装置，与所述双向蠕动泵通过第二管道连接。

优选的，还包括气源和气体流量计，所述气源与所述曝气接口连接，所述气体流量计设在所述气源与所述曝气接口之间。

优选的，所述产水计量装置包括量杯和电子天平，所述量杯放在所述电子天平上；还包括压力传感器和数据记录仪，所述电子天平、压力传感器与所述数据记录仪连接，所述压力传感器设在第一管道上，所述中空膜丝过滤性能测试装置、双向蠕动泵、气源、气体流量计、产水计量装置均设在同一移动小车内。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：测试时，将所需测定的多条膜丝共同安装在第一支撑组件和第二支撑组件上，第一支撑组件和第二支撑组件安装到框架上，然后将框架放入水箱内，水箱内部倒入原水，使得原水浸没膜丝，在双向蠕动泵的作用下，原水能够通过膜丝的滤孔进入膜丝内腔，形成产水，膜丝内腔的产水会汇聚在产水内腔中，然后通过罩壳上的产水出口流出，通过产水计量装置能够对排出的产水进行测定。该技术方案结构简单，方便在水厂现场装配，方便进行同批次的重复性测试，能完全反映现场污水的状况，而且能够测定多条膜丝的过滤性能，避免导致个体差异。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明中空中空膜丝过滤性能测试系统的一个实施例结构示意图；

图2是本发明中空膜丝过滤性能测试装置的一个实施例的结构示意图。

图3是图2所示的一个实施例的结构剖面图。

图4是图2所示的一个实施例的第一支撑组件、第二支撑组件结构示意图。

图5是图2所示的一个实施例的框架结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参见图2、图3、图4，本发明的实施例提供了一种中空膜丝29过滤性能测试装置6，中空膜丝29安装在过滤性能测试装置6内部，在使用过程中，在中空膜丝29过滤性能测试装置6中倒入原水，在外部动力部件的抽吸作用下中空膜丝29过滤性能测试装置6中的中空膜丝29能够将原水过滤，然后排出，通过测定产水量等数据就能计算出待测中空膜丝29的过滤性能。

参见图2、图3、图4、图5，中空膜丝29过滤性能测试装置6包括水箱15、框架26、罩壳13、第一支撑组件16和第二支撑组件25，其中，水箱15用于放置清水或者污水，框架26能够在水箱15内进行取放，第一支撑组件16能够与多根中空膜丝29的第一端连接，且第一支撑组件16与罩壳13紧密连接，使第一支撑组件16与罩壳13之间形成产水内腔36，罩壳13上设有产水出口14，第一支撑组件16上设有多个插针20，插针20具有导通产水内腔36和中空膜丝29的内腔的针孔，第二支撑组件25能够与多根中空膜丝29连接，并密封中空膜丝29的第二端，第一支撑组件16和第二支撑组件25均与框架26连接，并能够将中空膜丝29拉直。

在测试膜的产水通量及透水率时，将中空膜丝29固定在第一支撑组件16和第二支撑组件25上，然后将第一支撑组件16和第二支撑组件25固定在框架26上，第一支撑组件16、第二支撑组件25和框架26共同放入水箱15中，采用外压式的操作方式，在外部动力部件例如双向蠕动泵的作用下，制造中空膜丝29内外压差，从而使得液体通过中空膜丝29壁上的滤孔，从中空膜丝29内腔出来，进而完成对待测中空膜丝29的过滤性能测试。该测试装置便携，既可以移动到不同水质的现场，以实际的水源作为测试水样，又可以在现场快速制作包含8根中空膜丝29(必要时，也可以配备不同的膜元件夹具22，以安装6-20根中空膜丝29)的膜片元件，便于测试不同水质情况下的膜性能，以消除单根中空膜丝29测试时的个体误差，得到可靠的数据。不同水厂水质测试收集到的数据，可以用于累积形成数据库，从而便于建立不同水厂，不同水质，与膜过滤性能的关系库，以便为膜工艺设计参数选型，及膜运行操作维护，提供参考依据。该测试装置的具体测试方式将在下文中的中空膜丝29过滤性能测试系统的实施例中详述。

参见图2、图3，在水箱15内还设有引导框架26取放的导槽12，导槽12底部设有能够支撑框架26的支撑座24，导槽12能够引导框架26放置在水箱15内并将其限位，同时，导槽12底部的支撑座24能够使框架26在水箱15内更加平稳放置。

参见图3、图4、图5，框架26具有第一支撑臂31和第二支撑臂32，第一支撑臂31和第二支撑臂32的底部通过底框33连接，第一支撑组件16与第一支撑臂31和第二支撑臂32的端部连接，第二支撑组件25嵌在第一支撑臂31和第二支撑臂32之间并与第一支撑臂31和第二支撑臂32连接，可以理解的是，第二支撑组件25与第一支撑臂31和第二支撑臂32可采用螺钉连接、卡扣连接等方式进行可拆卸连接，以方便进行中空膜丝29更换测试。其中，第一支撑组件16和第二支撑组件25在第一支撑臂31和第二支撑臂32上处于相对的位置，且第一支撑组件16的位置高于第二支撑组件25，使得中空膜丝29在水箱15内能够规整有序的竖直排列，并与中空膜丝29的实际工作状态保持一致。

参见图3、图4，第一支撑组件16上设有多个第一过孔27，插针20插入中空膜丝29的第一端的内腔后穿入第一过孔27并将中空膜丝29的第一端夹紧；第二支撑组件包括支架35和夹具22，支架35上设有多个第二过孔19，支架35和夹具22可拆卸连接并能够将穿过第二过孔19后的中空膜丝29的第二端夹紧，支架35与第一支撑臂31和第二支撑臂32连接，参见图3、图4，支架35的两端通过螺丝与第一支撑臂31和第二支撑臂32连接。测试时，准备好插针20，插入中空膜丝29第一端的内腔。然后，把中空膜丝29的第二端穿过第一支撑组件16上面的多个第一过孔27，直至插针20的大头部分固定在第一过孔27上。中空膜丝29的第二端继续穿过支架35的第二过孔19，然后把膜丝折叠90°，用夹具22夹紧膜丝第二端，并用螺丝将支架35和夹具22夹紧，从而防止原水从中空膜丝29的第二端进入膜丝内腔。必要时，也可将中空膜丝29第二端伸长出来的部分打结，进一步防止原水进入膜丝内腔。相比于实验室里传统的膜丝灌封方式，该方法可以快速连接膜丝，放入膜元件，大大地提高了测试效率。同时，也适用于各个水厂现场，无需准备环氧树脂和聚氨酯，可以直接现场准备膜丝，直接连接放入膜元件进行测试。针对不同内径的中空膜丝29，也可以准备相应的不同外径的针头，便于针头穿入中空膜丝29内腔，方便连接测试。

参见图3，第一支撑臂31和第二支撑臂32的端部均设有螺杆18，第一支撑组件16上设有螺杆过孔，螺杆18穿过螺杆过孔，螺杆18上设有能够调节或锁定第一支撑组件16在螺杆18位置上的螺母17，对于不同长度的中空膜丝29，可以通过调节螺母17的位置能够保证中空膜丝29在水箱15内处于拉直状态。

参见图3、图4、图5，在一些实施例中，底框33上设有曝气接口23和出气孔30，曝气接口23与出气孔30相通，使用时，曝气接口23与曝气泵等气源组件连接，出气孔30吹出的气能够对上方的中空膜丝29外壁进行连续冲刷清洗，减少中空膜丝29过滤表面的浓差极化，从而更准确的测量膜的过滤性能，并真实反映膜生物反应器过滤系统的实际过滤性能。

参见图3、图4，在一些实施例中，第一支撑组件16和罩壳13之间设有密封圈28，能够保证产水内腔36的密封性，使得原水不会进入产水内腔36，从而保证测试结果的准确性。

参见图1，本发明的实施例提供了中空膜丝29过滤性能测试系统，中空膜丝29过滤性能测试系统包括双向蠕动泵10、产水计量装置和以上一些实施例中的中空膜丝29过滤性能测试装置6，双向蠕动泵10与产水出口14通过第一管道21连接，第一管道21可采用硅胶管等软管，产水计量装置与双向蠕动泵10通过第二管道34连接。在使用过程中，通过双向蠕动泵10抽吸使得中空膜丝29内腔与外壁形成负压，在负压状态下，水箱15内的原水能够通过中空膜丝29上的滤孔进入中空膜丝29的内腔，然后流入产水内腔36中，产水内腔36中的水通过产水出口14流出,最后通过产水计量装置对所需的数据进行测定，进一步可以根据膜的面积，计算膜的产水通量和透水率等数据。

其中，膜通量、膜面积、膜透水率、跨膜压差等计算方法均为本领域公知，不再赘述。

此外，当原水水样中含有特定标定物时，可以收集产水样品和原水样品，根据标准测试方法来测试原水和产水中的标定物浓度，从而计算出中空膜丝29对特定标定物的截留率。

其中，双向蠕动泵10其既可以产水，又可以反向加药，反向加药时，反向开启双向蠕动泵10，可以将预先配置好的清洗药剂导入中空膜丝29内腔，为中空膜丝29内腔打药，做反洗，以清除中空膜丝29的污染。

参见图1，图5，中空膜丝29过滤性能测试系统1还包括气源3与气体流量计5，气源3与曝气接口23连接，气源3与曝气接口23之间设有气体流量计5，连接曝气接口23与气源3通过曝气管4连接，气源3可以是轴流风机、气罐或鼓风机等，由于不同的中空膜丝29所需的曝气量不同，通过气体流量计5能够设定对于不同中空膜丝29的曝气量，从而提高中空膜丝29表面的清洁效率。

参见图1、图3，在产水之前，气源3还能够起到检查中空膜丝29过滤性能测试装置6密封情况的作用，具体的，把曝气管4连接到产水出口14上，然后通过气源3向中空膜丝29的内腔打气，观察浸没在原水中中空膜丝29的连接处是否有气泡出现，如果有，说明冒泡的地方密封性不好，需要重新紧固。

在产水之后，可开启反向开启蠕动泵做反洗，或者排除水箱里的水，全部置换为清洗药剂，曝气，浸泡，做恢复性清洗。

产水计量装置包括量杯9和电子天平8，量杯9放在电子天平8上，用于测定出水的体积与重量。

参见图1，中空膜丝29过滤性能测试系统1还包括压力传感器11和数据记录仪7，其中，电子天平8、压力传感器11与数据记录仪7连接，压力传感器11设在第一管道21上，在使用过程中，压力传感器11能够检测产水的出水压力以及静置的原水压力，数据记录仪7能够存储、记录并导出所需的数据，便于导出数据做进一步分析。

在一些实施例中，中空膜丝29过滤性能测试装置6、双向蠕动泵10、气源3、气体流量计5、产水计量装置等所有的测试部件均设在同一移动小车2内，可以理解的是，移动小车2应采用广义理解，例如在本实施例中，移动小车2采用具有滚轮的便携式箱体，测试系统的所有部件，有序组合，紧凑地排列在一个移动小车2内，便于在各个不同测试场地之间移动，相当于一个小型移动实验装置。

本发明的实施例集产水、曝气及反洗多功能于一体，相当于一个小型浸没式膜过滤系统，可以用于测试中空膜丝29清水通量和透水率，标定物的截留率，以及用于测试污水时膜的过滤性能。该装置可以测试多达8根中空膜丝29，和单根中空膜丝29相比，排除了个体误差，测试数据更具有代表性。同时，通过插针20连接8根中空膜丝29，省去了传统的环氧树脂，聚氨酯灌封及长时间固化的繁琐步骤，使得测试效率得到显著的改进。该便携式测试装置，可以很方便的在不同水厂移动，测试不同进水水质对中空膜丝29性能的影响，从而可以全面收集相关数据，建立相应的数据库，用于分析，预测不同水质情况下膜的性能，以便于水厂膜工艺设计时的操作参数选择，及水厂膜过滤运行维护时各种污染情况的分析及采取相应清洗措施，从而能更好地优化生产运行。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种中空膜丝过滤性能测试装置，其特征在于：包括

水箱；

框架，能够在所述水箱中取放；

罩壳，设有产水出口；

第一支撑组件，能够与多根中空膜丝的第一端连接，所述第一支撑组件与所述罩壳紧密连接，所述第一支撑组件与所述罩壳之间形成产水内腔，所述第一支撑组件上设有多个插针，所述插针具有导通所述产水内腔和中空膜丝的内腔的针孔；

第二支撑组件，能够与多个中空膜丝的第二端连接，并密封中空膜丝的第二端；

其中，所述第一支撑组件和所述第二支撑组件均与所述框架连接，并能够将中空膜丝拉直。

2.根据权利要求1所述的中空膜丝过滤性能测试装置，其特征在于：所述框架具有第一支撑臂和第二支撑臂，所述第一支撑臂和所述第二支撑臂的底部通过底框连接，所述第一支撑组件与所述第一支撑臂和所述第二支撑臂的端部连接，所述第二支撑组件嵌在所述第一支撑臂和所述第二支撑臂之间并与所述第一支撑臂和所述第二支撑臂连接。

3.根据权利要求2所述的中空膜丝过滤性能测试装置，其特征在于：所述第一支撑组件上设有多个第一过孔，所述插针插入中空膜丝的第一端的内腔后穿入所述第一过孔并将中空膜丝的第一端夹紧。

4.根据权利要求3所述的中空膜丝过滤性能测试装置，其特征在于：所述第二支撑组件包括支架和夹具，所述支架上设有多个第二过孔，所述支架和夹具可拆卸连接并能够将穿过所述第二过孔后的中空膜丝的第二端夹紧，所述支架与所述第一支撑臂和所述第二支撑臂连接。

5.根据权利要求4所述的中空膜丝过滤性能测试装置，其特征在于：所述第一支撑臂和所述第二支撑臂的端部设有螺杆，所述第一支撑组件上设有螺杆过孔，所述螺杆穿过所述螺杆过孔，所述螺杆上设有能够调节或锁定所述第一支撑组件在螺杆上位置的螺母。

6.根据权利要求2所述的中空膜丝过滤性能测试装置，其特征在于：所述底框上设有曝气接口和出气孔，所述曝气接口与所述出气孔相通。

7.根据权利要求1所述的中空膜丝过滤性能测试装置，其特征在于：所述第一支撑组件和所述罩壳之间设有密封圈。

8.一种中空膜丝过滤性能测试系统，其特征在于：包括

权利要求6所述的中空膜丝过滤性能测试装置；

双向蠕动泵，与所述产水出口通过第一管道连接；及

产水计量装置，与所述双向蠕动泵通过第二管道连接。

9.根据权利要求8所述的中空膜丝过滤性能测试系统，其特征在于：还包括气源和气体流量计，所述气源与所述曝气接口连接，所述气体流量计设在所述气源与所述曝气接口之间。

10.根据权利要求9所述的中空膜丝过滤性能测试系统，其特征在于：所述产水计量装置包括量杯和电子天平，所述量杯放在所述电子天平上；还包括压力传感器和数据记录仪，所述电子天平、压力传感器与所述数据记录仪连接，所述压力传感器设在第一管道上，所述中空膜丝过滤性能测试装置、双向蠕动泵、气源、气体流量计、产水计量装置均设在同一移动小车内。

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