CN112892223B - 一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统 - Google Patents

一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，系统前设置有反渗透装置，系统包括与反渗透膜过滤出水管相连的过滤器外框包裹的过滤组件和过滤出水口；过滤组件由上至下依次包括多孔阴极、绝缘网和多孔阳极，多孔阴极和多孔阳极分别连接电源的负极和正极，电流检测器设置于连接多孔阳极和电源正极之间的导线上，警报器与电流检测器电连接。本发明提供的系统可以通过与警报器相连的电流检测器检测是否有膜损坏造成的电流值及其强度，若膜损坏则并发出警报，同时电化学过滤杀菌消毒检测装置将从反渗透膜破损处逃逸的细菌病毒杀灭。本发明结构简单，可以实现对反渗透膜完整性检测同步杀菌消毒，保障反渗透膜出水回用安全。

Description

一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，适用于检测反渗透膜破损同时将从膜破损处通过的细菌和病毒杀灭。
背景技术
反渗透膜能同时去除广泛的污染物，包括总溶解固体、病原体(细菌和病毒)和低分子量化学污染物，在海水淡化、苦咸水脱盐和废水回用方面具有广阔的应用前景。然而反渗透膜在运行过程中因化学试剂腐蚀或进水中无机物质等造成损伤，导致反渗透膜过滤性能下降，同时失去对细菌和病毒的截留能力，对水回用造成极大安全隐患。由于水中的细菌和病毒种类庞杂，膜破损后对逃逸的细菌和病毒的检测技术复杂、过程繁琐且即时性差；而且现有的膜破损检测技术不能在监测反渗透膜完整性的同时将从膜破损处逃逸的细菌和病毒杀灭，对水回用造成安全隐患。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，本发明中的电化学过滤杀菌消毒检测装置巧妙利用反渗透膜完好无损时，进入电化学过滤杀菌消毒检测装置的水中盐浓度极低，基本无电流，基本无能耗产生；反渗透膜破损时，进入电化学过滤杀菌消毒检测装置的水中盐浓度增大，电流计上有电流值响应，警报器会发出警报，同时电化学过滤杀菌消毒检测装置将从反渗透膜破损处逃逸的细菌病毒杀灭。本发明实现反渗透膜破损检测同步杀菌消毒，具有结构简单、操作方便、能耗小和成本低等优点。
本发明提供如下技术方案：一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，所述系统前设置有反渗透装置，所述反渗透装置包括热交换器、进水槽、位于所述进水槽内的搅拌子、设置于所述进水槽底部的泵、设置于出水管道上的压力计、设置于出水管道上且位于压力计后的阀门、与所述出水管道相连的反渗透膜组件、与所述反渗透膜组件相连且用于回流的回流管、设置于所述回流管上的液体流量计以及与所述反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统相连的反渗透膜过滤出水管，所述系统包括与所述反渗透膜过滤出水管相连的过滤器外框包裹的过滤组件和过滤出水口、与所述过滤组件通过导线电连接的电源、与所述电源电连接的电流检测器和警报器；
所述过滤组件由上至下依次包括多孔阴极、绝缘网和多孔阳极，所述多孔阴极和所述多孔阳极分别连接所述电源的负极和正极，所述电流检测器设置于连接所述多孔阳极和所述电源正极之间的导线上，所述警报器与所述电流检测器电连接。
进一步地，所述多孔阴极为活性炭纳米管多孔电极、活性碳布电极、不锈钢丝网电极或钛网中的一种。
进一步地，所述多孔阴极的孔径为0.001mm～2mm，厚度为1mm～10mm。
进一步地，所述多孔阳极为活性炭纳米管多孔电极、活性炭布电极、钛基锡锑涂层电极、钛基钌铱涂层电极或钛基铱钽涂层电极中的一种
进一步地，所述多孔阳极的孔径为0.001mm～2mm，厚度为1mm～10mm。
进一步地，所述绝缘网为塑料网、尼龙网或涤纶网中的一种，
进一步地，所述绝缘网的孔径为1mm～5mm，厚度为1mm～10mm。
进一步地，所述电源为恒电位仪、直流电源或电池中的任意一种，所述电源的工作电压1V/cm～4V/cm。
进一步地，所述电流检测器为灵敏电流计，用于检测所述过滤组件中是否有电流以及电流强度，检测精度至少为0.01mA。
进一步地，所述警报器具有警报功能，可根据不同的反渗透膜进出水水质情况预设电流上限值，当电流超过此限值时，发出警报。
本发明的有益效果为：
1、本发明提供的系统同时具备检测反渗透膜的完整性和杀灭从破损处逃逸的细菌和病毒，保障了水回用的生物安全性。电化学杀菌消毒是一种高效、广谱杀菌法，可一次性杀灭绝大多数细菌、病毒、真菌和藻类，同时具有高效率、低能耗、低成本、对环境友好等特点。本发明提供的系统能巧妙利用电化学技术进行反渗透膜检测，结合电化学杀菌技术(电催化氧化技术)将可以实现反渗透膜的漏损检测的同时将从膜破损处通过的逃逸细菌和病毒的同步杀灭。
2、本发明所需的电源电压低(不超过4V/cm)，当反渗透膜完好无损时，反渗透膜出水的电导率极低，电化学体系内的电流几乎为零，电化学系统内功率低，电能消耗少，节能环保。
3、本发明提供的反渗透膜破损检测同步杀菌消毒装置对膜破损监测由于安装了与电流检测器相连的警报器，进而能即时响应膜破损所带来的电流增加，便于后续膜修复或替换。
4、本发明提供的的反渗透膜破损检测同步杀菌消毒装置结构简单，操作便捷，材料易得，适应多种反渗透膜体系。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明提供的反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统整体示意图。
图中：1、热交换器；2、进水槽；3、、搅拌子；4、泵；5、压力计；6、液体流量计；7、阀门；8、反渗透膜组件；9、回流管；10、反渗透膜过滤出水；11、多孔阴极材料；12、绝缘网；13、多孔阳极材料；14、电化学过滤杀菌消毒检测装置出水；15、过滤器外框；16、导线；17、电流检测器；18、警报器；19、电源。
具体实施例方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，为本实施例提供的一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，系统前设置有反渗透装置，反渗透装置包括热交换器1、进水槽2、位于进水槽2内的搅拌子3、设置于进水槽底部的泵4、设置于出水管道4-1上的压力计5、设置于出水管道4-1上且位于压力计5后的阀门7、与出水管道4-1相连的反渗透膜组件8、与反渗透膜组件8相连且用于回流的回流管9、设置于回流管9上的液体流量计以及与反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统相连的反渗透膜过滤出水管10，其特征在于，系统包括与反渗透膜过滤出水管10相连的过滤器外框15包裹的过滤组件和过滤出水口14、与过滤组件通过导线16电连接的电源19、与电源电连接的电流检测器17和警报器18；
过滤组件由上至下依次包括多孔阴极11、绝缘网12和多孔阳极13，多孔阴极11和多孔阳极13分别连接电源的负极和正极，电流检测器17设置于连接多孔阳极13和电源正极之间的导线16上，警报器18与电流检测器17电连接。
本发明提供的反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统的工作原理为：反渗透膜出水管10的出水进入电化学过滤器内，先通过多孔阴极11，再通过多孔阳极13，反渗透膜完好无损时，进入电化学过滤杀菌消毒检测系统的水中盐浓度极低，基本无电流，基本无能耗产生；反渗透膜破损时，进入电化学过滤杀菌消毒检测系统的水中盐浓度增大，电流计上有电流值响应，警报器会发出警报，同时电化学过滤杀菌消毒检测装置将从反渗透膜破损处逃逸的细菌和病毒杀灭。
本实施例采用不锈钢丝网作为多孔阴极11，不锈钢丝网的孔径为1mm，厚度为2mm，面积为12.56cm2。采用钛基铱钽涂层电极为多孔阳极13，孔径为1μm，厚度为2mm，面积为12.56cm2。绝缘网12为塑料网，孔径为2mm，厚度为2mm，面积为12.56cm2。电源19为直流稳压电源，输出电压为3V，电流检测器17的灵敏度为0.01mA，将警报器18的报警值设置为0.1mA(当电流计的检测出电路的电流≥0.1mA时，警报器发出警报)。本实施例中的反渗透装置使用反渗透膜错流装置，其反渗透膜(陶氏，BW30)膜组件的有效面积为20.0cm2，温度25±1℃，压力16.0bar，错流速率为22.0cm/s。反渗透系统进水中NaCl浓度为2000mg/L，大肠杆菌噬菌体MS2浓度为107PFU/mL。当反渗透膜完好无损时，反渗透膜的NaCl截留率为99.8％，反渗透膜出水中未检测到大肠杆菌噬菌体MS2，电化学过滤杀菌消毒检测装置出水中未检测到大肠杆菌噬菌体MS2，电流计显示的电流为0.00mA，警报器未发出警报；当反渗透膜上有一个90μm的小孔时，反渗透膜出水的NaCl截留率为66.35％，反渗透膜出水中检测到103PFU/mL大肠杆菌噬菌体MS2，电化学过滤杀菌消毒检测装置出水中未检测到大肠杆菌噬菌体MS2，电流计显示的电流为0.11mA，警报器发出警报。
实施例2
本实施例与实施例1的基本结构一致，区别在于：
本实施例采用活性碳布作为多孔阴极11，活性碳布的孔径为0.1mm，厚度为5mm，面积为12.56cm2。采用钛基锡锑电极作为多孔阳极13，孔径为2mm，厚度为3mm，面积为12.56cm2。采用涤纶网作为绝缘网12，孔径为5mm，厚度为2mm，面积为12.56cm2。电源19为直流稳压电源，输出电压为2.5V，电流检测器17的灵敏度为0.01mA，将警报器18的报警值设置为0.1mA(当电流计的检测出电路的电流≥0.1mA时，警报器发出警报)。本实施例中的反渗透装置使用反渗透膜错流装置，其反渗透膜(陶氏，SW30HRLE-400)膜组件的有效面积为20.0cm2，温度25±1℃，压力16.0bar，错流速率为22.0cm/s。反渗透系统进水中NaCl浓度为4000mg/L，大肠杆菌噬菌体MS2的浓度为107PFU/mL。当反渗透膜完好无损时，反渗透膜的NaCl截留率为99.75％，反渗透膜过滤出水中未检测到大肠杆菌噬菌体MS2，电化学过滤杀菌消毒检测装置出水中未检测到大肠杆菌噬菌体MS2，电流计显示的电流为0.00mA，警报器未发出警报；当反渗透膜上有2个100μm的小孔时，反渗透膜的截留率下降为40％，反渗透膜过滤出水中检测到大肠杆菌噬菌体MS2的浓度为1.63×105PFU/mL，电化学过滤杀菌消毒检测装置出水中未检测到大肠杆菌噬菌体MS2，电流计显示的电流为0.185mA，警报器发出警报。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，所述系统前设置有反渗透装置，所述反渗透装置包括热交换器(1)、进水槽(2)、位于所述进水槽(2)内的搅拌子(3)、设置于所述进水槽底部的泵(4)、设置于出水管道(4-1)上的压力计(5)、设置于出水管道(4-1)上且位于压力计(5)后的阀门(7)、与所述出水管道(4-1)相连的反渗透膜组件(8)、与所述反渗透膜组件(8)相连且用于回流的回流管(9)、设置于所述回流管(9)上的液体流量计以及与所述反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统相连的反渗透膜过滤出水管(10)，其特征在于，所述系统包括与所述反渗透膜过滤出水管(10)相连的过滤器外框(15)包裹的过滤组件和过滤出水口(14)、与所述过滤组件通过导线(16)电连接的电源(19)、与所述电源电连接的电流检测器(17)和警报器(18)；
所述过滤组件由上至下依次包括多孔阴极(11)、绝缘网(12)和多孔阳极(13)，所述多孔阴极(11)和所述多孔阳极(13)分别连接所述电源的负极和正极，所述电流检测器(17)设置于连接所述多孔阳极(13)和所述电源正极之间的导线(16)上，所述警报器(18)与所述电流检测器(17)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，其特征在于，所述多孔阴极(11)为活性炭纳米管多孔电极、活性碳布电极、不锈钢丝网电极或钛网中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，其特征在于，所述多孔阴极(11)的孔径为0.001mm～2mm，厚度为1mm～10mm。
4.根据权利要求1所述的一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，其特征在于，所述多孔阳极(13)为活性炭纳米管多孔电极、活性炭布电极、钛基锡锑涂层电极、钛基钌铱涂层电极或钛基铱钽涂层电极中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，其特征在于，所述多孔阳极(13)的孔径为0.001mm～2mm，厚度为1mm～10mm。
6.根据权利要求1所述的一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，其特征在于，所述绝缘网(12)为塑料网或涤纶网中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，其特征在于，所述绝缘网(12)的孔径为1mm～5mm，厚度为1mm～10mm。
8.根据权利要求1所述的一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，其特征在于，所述电源(19)为恒电位仪、直流电源中的任意一种，所述电源的工作电压1V/cm～4V/cm。
9.根据权利要求1所述的一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，其特征在于，所述电流检测器(17)为灵敏电流计，用于检测所述过滤组件中是否有电流以及电流强度，检测精度至少为0.01mA。
10.根据权利要求1所述的一种反渗透膜破损检测同步杀菌消毒系统，其特征在于，所述警报器(18)具有警报功能，可根据不同的反渗透膜进出水水质情况预设电流上限值，当电流超过此限值时，发出警报。
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