CN115282781B - 基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及水处理技术领域，尤其涉及一种基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统及控制方法。本公开中的程序控制系统用于控制供水系统、加压系统、加药系统和清洗系统的启闭，用于控制反渗透系统运行，并同步监测、观察、反馈水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态及进行故障报警停机；智能冲洗系统用于接收水质信息及运行数据或状态，并在反渗透系统运行时自动在线实时动态判定膜污染倾向与污染类型，以根据膜污染倾向与污染类型调整供水系统、加压系统、加药系统和清洗系统，并选择性投加酸液、碱液或杀菌剂。本公开通过智能冲洗系统控制可以针对性的加药冲洗，使用较少的药剂进行常规维护以达到较佳的清洗效果减少恢复性化学清洗频率。

Description

基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统及控制方法
技术领域
本公开涉及水处理技术领域，尤其涉及一种基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统及控制方法。
背景技术
在进行水处理时，尤其涉及到市政污水提标改造或再生回用时，反渗透是常见的膜分离处理工艺。但是，在反渗透膜系统运行过程中，污染会逐渐累积导致膜堵塞，从而增大反渗透运行能耗甚至减少系统产水量。
膜堵塞的原因较多，主要为：胶体污染、微生物污染、有机污染、无机盐结垢污染、金属污染等。
通常为了缓解膜污染，对于反渗透系统本身，一般采用全运行周期过程中进行清水冲洗，当常规冲洗无法延缓和消除污染时，则需进行恢复性化学清洗（CIP）。
其中，常规的清水冲洗简单直接，耗时较短但耗水量大且清洗效果一般；而且冲洗方式比较固定，冲洗时间间隔与冲洗流量及冲洗时间不能自动调整，导致冲洗效果不稳定，因此有时会造成不必要的水耗。虽然CIP可根据污染情况针对性的进行加药清洗，如酸液、碱液、杀菌剂等，清洗效果较好，但操作繁琐、耗水量更大、消耗药剂较多、耗时较长影响系统产水，并且对膜的使用有所损伤，降低了膜的使用寿命。中国发明专利CN102049198B，公布了一种反渗透膜的冲洗方法，配合以有机溶剂等药剂，可以缓解由高盐、有机硅胶体、高分子有机污染物及菌藻残骸引起的反渗透系统膜过滤表面污染及首段污染问题。但这种方法不能控制无机盐结垢污染、金属污染，且需要人为判断污染程度进行人工配药清洗，操作复杂时效性差，不能进行实时在线动态判断污染类型并调整控制加药方法，只能进行固定投加造成了药剂的浪费。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开提供了一种基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统及控制方法。
本公开第一方面提供了一种基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统，包括：
依次连接的供水系统、加压系统、反渗透膜组和产水系统；
所述供水系统与所述加压系统之间设有加药系统；
所述反渗透膜组设有废水排出口；
所述产水系统、清洗系统和所述反渗透膜组依次连接；
所述加药系统和智能冲洗系统均与所述清洗系统连接；
程序控制系统分别与所述供水系统、所述加压系统、所述加药系统、所述清洗系统和所述智能冲洗系统连接；
其中，所述加压系统用于为过滤运行提供所需的进水压力；所述反渗透膜组用于将原水固液分离，截留污染物，产出清水；所述产水系统用于为产水提供存储或排水去向；所述清洗系统用于提供物理性清洗和化学性清洗，以去除截留的污染物，恢复反渗透系统过滤初始性能；所述加药系统包括常规加药系统和智能加药系统，所述常规加药系统用于为进水端同步投加还原剂与阻垢剂；所述智能加药系统用于为清洗系统提供酸液、碱液或杀菌剂的选择性投加；所述程序控制系统用于控制所述供水系统、所述加压系统、所述加药系统和所述清洗系统的启闭，用于控制反渗透系统运行，并同步监测、观察、反馈水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态及进行故障报警或停机；所述智能冲洗系统用于接收所述水质信息及运行数据或状态，并在反渗透系统运行时自动在线实时动态判定膜污染倾向与污染类型，从而根据所述膜污染倾向与污染类型调整所述供水系统、所述加压系统、所述加药系统和所述清洗系统，并选择性投加酸液、碱液或杀菌剂。
本公开第二方面提供了一种基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统的控制方法，使用第一方面所述的基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统，开启运行时，程序控制系统控制反渗透系统全程自动运行，
还包括步骤：循环运行低压冲洗、加压过滤和定时冲洗；
首次低压冲洗时，供水系统启动，程序控制系统控制首次运行流量为第一冲洗流量，供水系统启动的同时开启常规加药系统中的还原剂加药泵和阻垢剂加药泵；
首次低压冲洗结束，程序控制系统控制开启加压系统进行首次加压过滤，此时首次进水流量为第一进水流量，在进水过滤过程中，继续开启还原剂加药泵和阻垢剂加药泵以使还原剂与阻垢剂仍同步投加；
运行首次加压过滤达到第一冲洗时间，程序控制系统控制加压系统和供水系统关闭，开启清洗系统进行首次定时冲洗；
所述程序控制系统用于控制反渗透系统运行，并同步监测、观察、反馈水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态以及进行故障报警或停机；在加压过滤运行过程中，所述智能冲洗系统根据水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态实时动态自动在线判定膜污染倾向与污染类型，判定确认后，所述智能冲洗系统控制所述智能加药系统在本次加压过滤结束后清洗系统进行定时冲洗时，并选择性投加酸液或碱液或杀菌剂进行加药冲洗；
若判定为金属污染、胶体污染或结垢污染其中之一时，所述智能冲洗系统控制所述智能加药系统进行加酸冲洗；
若判定为硅垢污染或有机污染其中之一时，所述智能冲洗系统控制所述智能加药系统进行加碱冲洗；
若判定为生物污染时，所述智能冲洗系统控制所述智能加药系统进行杀菌冲洗。
进一步的，所述智能冲洗系统的控制方法包括：
根据预设工况与原水水质情况设定第一过滤时间、第一冲洗流量和第一冲洗时间；
运行过程中，第二过滤时间、第二冲洗流量和第二冲洗时间操作量根据系统所述程序控制系统监测观察、反馈的水质信息或记录的运行数据或状态进行动态调整；
程序控制系统获得系统原水水质和实际运行状态动态，并控制所述供水系统、所述加压系统、所述加药系统、所述清洗系统和所述智能冲洗系统。
进一步的，所述预设工况包括进水流量、运行膜通量和系统回收率；
所述原水水质情况包括原水类型、进水水温、进水pH和进水电导率。
进一步的，运行过程中，第二过滤时间、第二冲洗流量和第二冲洗时间操作量根据系统所述程序控制系统监测观察、反馈的水质信息或记录的运行数据或状态进行动态调整的步骤包括：
预设第一冲洗流量为（1～1.5）Q3 m3/h；
设定基本电导率为2000μs/cm，实际电导率向上每高出2000μs/cm，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上缩短1h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量的基础上提高0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上延长30S；实际电导率向下每低出500μs/cm，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上延长1h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量基础上降低0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上缩短30S；
设定基本水温为25℃，实际水温向上每高出5℃，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上延长1h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量的基础上降低0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上缩短30S；实际水温向下每低出5℃，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上缩短1h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量的基础上提高0.1Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上延长30S；
设定基本pH为7.0，实际pH向上每高出1.0，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上缩短1h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量的基础上提高0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上延长30S；实际pH向下每低出0.5，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上延长0.5h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量的基础上降低0.05 Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上缩短15S。
进一步的，所述智能冲洗系统根据水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态实时动态自动在线判定膜污染倾向与污染类型的步骤包括：
根据进水压力、压差与脱盐率变化对膜污染倾向与污染类型进行判定，
在一个运行周期内，首次运行时，设定运行的第一压力、第一压差和第一脱盐率；程序控制系统监测到的实际压力为第二压力，实际压差为第二压差，实际脱盐率为第二脱盐率；第二压力与第一压力的差值为△p1，第二压差与第一压差的差值为△p2，第二脱盐率与第一脱盐率的差值为△η；
即，△p1=P1.M实-P1.1、△p2=P2.M实-P2.1、△η=ηM-η1；
第二压力与第一压力的变化速率、第二压差与第一压差的变化速率分别为：K△1，K△2，K△1 =△p1/（P1.M实-P1.1），K△2 =△p2/（P2.M实-P2.1）；
当进水压力、压差均明显增加，脱盐率明显下降，即K△1≥1.5，K△2≥1.5，△η≤-15%时，为金属污染；
当进水压力、压差逐渐增加，脱盐率稍有下降，即K△1≥1.2，K△2≥1.2，△η≤-5%时，为胶体污染；
当进水压力稍有增加、压差中度增加，脱盐率明显下降，即K△1≥1.1，K△2≥1.25，△η≤-10%时，为结垢污染；
当进水压力增加、压差骤然增加，脱盐率骤然下降，即K△1≥1.3，K△2≥1.8，△η≤-20%时，为硅垢污染；
当进水压力增加、压差逐渐增加，脱盐率升高，即K△1≥1.3，K△2≥1.2，△η≥10%时，为有机污染；
当进水压力、压差均明显增加，脱盐率骤然下降，即K△1≥1.5，K△2≥1.5，△η≤-20%时，为生物污染；
进一步的，根据进水压力、压差与脱盐率变化对膜污染倾向与污染类型进行判定的步骤包括：
若第二压力或第二压差超过可接受值，则程序控制系统控制反渗透系统减少过滤时间，程序控制系统控制加压系统和供水系统关闭，开启清洗系统进行定时冲洗；
若第二压力或第二压差超过上限，则判定膜污染严重，智能冲洗系统将判定信息传递给程序控制系统，程序控制系统控制反渗透系统停机并报警提醒操作人员进行CIP清洗。
进一步的，根据进水压力、压差与脱盐率变化对膜污染倾向与污染类型进行判定的步骤包括：
综合评判压力、压差与脱盐率变化情况确定膜污染倾向与类型并判定所述智能加药系统加药冲洗时间间隔，加药冲洗时同步加酸、加碱或加杀菌剂。
进一步的，在加药冲洗后，若压力、压差或脱盐率恢复较好，则程序控制系统控制反渗透系统继续运行；
若压力、压差或脱盐率恢复较差，则所述智能冲洗系统判定为膜污染堵塞严重，并将判定信息传递给程序控制系统，程序控制系统控制反渗透系统停机并报警提醒操作人员进行CIP清洗；
其中，设定膜系统运行初始第一压力为P1s，第一压差为P2s，加药冲洗前第二压力为P1m，第二压差为P2m，加药冲洗后，第二压力与第一压力的差值为P1h，第二压差与第一压差的差值为P2h；
如K1=（P1h-P1s）/（P1m-P1s）≥50%，则判定为压力恢复较好，否则压力恢复较差；如K2=（P2h-P2s）/（P2m-P2s）≥50%，则判定为压差恢复较好，否则压差恢复较差。
进一步的，设定可允许的最低加药冲洗时间间隔为第三时间；
若加药时间间隔低于第三时间，则智能冲洗系统判定评价加药冲洗恢复效果差；若加药时间间隔高于第三时间，则智能冲洗系统判定评价加药冲洗恢复效果较好；
若判定评价加药冲洗恢复效果较好，则反渗透系统继续运行；若判定评价加药冲洗恢复效果较差则所述智能冲洗系统判定为膜污染堵塞严重，并将判定信息传递给程序控制系统，程序控制系统控制反渗透系统停机并报警提醒操作人员进行CIP清洗。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开实施例提供的基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统及控制方法中通过基于程序控制系统的实时预测与自动优化控制的智能冲洗系统，使反渗透系统耗水量较低的同时保证冲洗效果，提高反渗透膜系统运行稳定性。本公开实施例通过针对性的加药冲洗，可以使用较少的药剂进行常规维护以达到较佳的清洗效果，减少CIP清洗频率。本公开实施例提供的基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统及控制方法可以提高反渗透膜系统运行稳定性，可以有效控制膜污染，延长反渗透膜的CIP清洗周期和反渗透膜的使用寿命，进而减轻水处理工艺的运行管理难度和降低制水成本。其中，系统整体运行过程中可将CIP清洗周期延长1～2倍。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例所述基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统的示意图；
图2为本公开实施例所述基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统的控制逻辑图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
本公开实施例提供的基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统及控制方法通过基于程序控制系统的实时预测与自动优化控制的智能冲洗系统，使反渗透系统耗水量较低的同时保证冲洗效果，提高反渗透膜系统运行稳定性。本公开实施例提供的基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统及控制方法可以提高反渗透膜系统运行稳定性，可以有效控制膜污染，延长反渗透膜的CIP清洗周期和反渗透膜的使用寿命，进而减轻水处理工艺的运行管理难度和降低制水成本。其中，系统整体运行过程中可将CIP清洗周期延长1～2倍。
结合图1和图2所示，本公开实施例提供的基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统，包括：依次连接的供水系统、加压系统、反渗透膜组和产水系统；供水系统与加压系统之间设有加药系统；反渗透膜组设有废水排出口；产水系统、清洗系统和反渗透膜组依次连接；加药系统和智能冲洗系统均与清洗系统连接；程序控制系统分别与供水系统、加压系统、加药系统、清洗系统和智能冲洗系统连接。
加压系统用于为过滤运行提供所需的进水压力；反渗透膜组用于将原水固液分离，截留污染物，产出清水；产水系统用于为产水提供存储或排水去向；清洗系统用于提供物理性清洗和化学性清洗，以去除截留的污染物，恢复反渗透系统过滤初始性能；加药系统包括常规加药系统和智能加药系统，常规加药系统用于为进水端同步投加还原剂与阻垢剂。
智能加药系统用于为清洗系统提供酸液、碱液或杀菌剂的选择性投加；程序控制系统用于控制供水系统、加压系统、加药系统和清洗系统的启闭，用于控制反渗透系统运行，并同步监测、观察、反馈水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态及进行故障报警或停机；智能冲洗系统用于接收水质信息及运行数据或状态，并在反渗透系统运行时自动在线实时动态判定膜污染倾向与污染类型，从而根据膜污染倾向与污染类型调整供水系统、加压系统、加药系统和清洗系统，并选择性投加酸液、碱液或杀菌剂。
程序控制系统包括原水水质在线监测模块、系统运行过程状态监测模块、还原剂与阻垢剂投加量监测模块和控制模块；其中，控制模块用于接收原水水质在线监测模块、系统运行过程状态监测模块、还原剂和阻垢剂投加量监测模块以及脱盐率监测模块反馈的信息，并将信息传递给控制模块。控制模块包括控制器。原水水质在线监测模块用于监测电导率、温度和pH值等，系统运行过程状态监测模块用于监测压力和压差，还原剂和阻垢剂投加量监测模块用于监测还原剂和阻垢剂的投加量，脱盐率监测模块用于监测脱盐率信息。
反渗透的进水压力是指反渗透在正常操作和运行制水的情况下膜组件所需要的压力。反渗透的压差是指反渗透膜前压力和膜后压力的差值。
本公开系统的基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统可以提高反渗透膜系统运行稳定性。可以有效控制膜污染，延长反渗透膜的CIP清洗周期和反渗透膜的使用寿命，进而减轻水处理工艺的运行管理难度和降低制水成本。本公开实施例通过针对性的加药冲洗，可以使用较少的药剂进行常规维护以达到较佳的清洗效果，减少CIP清洗频率。
结合图1和图2所示，本公开实施例提供的基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统的控制方法，使用本公开实施例提供的基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统，开启运行时，程序控制系统控制反渗透系统全程自动运行，还包括步骤：循环运行低压冲洗、加压过滤和定时冲洗。
首次低压冲洗时，供水系统启动，程序控制系统控制首次运行流量为第一冲洗流量，供水系统启动的同时开启常规加药系统中的还原剂加药泵、阻垢剂加药泵。
首次低压冲洗结束，程序控制系统控制开启加压系统进行首次加压过滤，此时首次进水流量为第一进水流量，在进水过滤过程中，继续开启还原剂加药泵和阻垢剂加药泵以使还原剂与阻垢剂仍同步投加；
运行首次加压过滤时间达到第一过滤时间，程序控制系统控制加压系统和供水系统关闭，开启清洗系统进行首次定时冲洗；
其中，程序控制系统用于控制反渗透系统运行，并同步监测、观察、反馈水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态以及进行故障报警或停机；在加压过滤运行过程中，智能冲洗系统根据水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态实时动态自动在线判定膜污染倾向与污染类型，判定确认后，智能冲洗系统控制智能加药系统在本次加压过滤结束清洗系统进行定时冲洗时，选择性投加酸液或碱液或杀菌剂进行加药冲洗。本公开实施例通过针对性的加药冲洗，可以使用较少的药剂进行常规维护以达到较佳的清洗效果，减少CIP清洗频率。
反渗透膜系统通过程序控制系统自动控制，采用周期运行的工作方式。在系统开始运行前，预设系统运行进水流量Q1 m3/h、产水流量Q2m3/h(相对应的运行膜通量为20lmh)、所需过滤时间（即冲洗间隔时间）为12～24h、冲洗流量（1～1.5）Q3 m3/h、冲洗时间120～300S、进水压力一般最大限值2.0Mpa、段间压差一般最大限值1.5bar。在程序控制系统自动模式下点击系统启动，反渗透系统开始启动供水系统运行进行开启低压冲洗，运行流量为第一冲洗流量，供水系统启动的同时开启常规加药系统中的还原剂加药泵、阻垢剂加药泵同步进行进水加药。开机冲洗计时结束，开启加压系统运行过滤，此时进水流量为第一进水流量。在进水过滤过程中，阻垢剂与还原剂仍同步投加。
当运行过滤时间达到预设时间，程序控制系统开启冲洗系统进行定时冲洗。定时冲洗结束，反渗透系统恢复初始运行，重新累计周期过滤运行。在运行过滤过程中，智能冲洗系统实时自动判断膜污染倾向与污染类型，判定确认后，智能冲洗系统会在本次过滤结束进行定时冲洗时，选择性投加酸液或碱液或杀菌剂进行加药冲洗。同时，在反渗透系统运行期间，当进水压力或压差高于预设值时，即使此时未达到冲洗所需过滤时间，智能冲洗系统同样会控制反渗透系统进行定时冲洗，其后停掉并报警提醒操作人员进行故障检查。当反渗透系统膜污染严重，冲洗难以保证清洗效果，无法有效降低进水压力与压差时，反渗透系统进行恢复性化学清洗（CIP）操作。本公开实施例通过针对性的加药冲洗，可以使用较少的药剂进行常规维护以达到较佳的清洗效果，减少CIP清洗频率。
在一些具体的实施方式中，智能冲洗系统的控制方法包括：
根据预设工况与原水水质情况设定第一过滤时间、第一冲洗流量和第一冲洗时间；
运行过程中，第二过滤时间、第二冲洗流量和第二冲洗时间操作量根据系统程序控制系统监测观察、反馈的水质信息或记录的运行数据或状态进行动态调整；
程序控制系统获得系统原水水质和实际运行状态动态，并控制供水系统、加压系统、加药系统、清洗系统和智能冲洗系统。
具体的，冲洗的具体调控过程为：
系统运行初始，默认过滤时间、冲洗流量、冲洗时间为预设量。此三者预设量是智能冲洗系统根据预设工况与原水水质自动生成给出。预设工况包含：进水流量、运行膜通量、系统回收率；原水水质情况包含原水类型、进水水温、进水pH、进水电导率。
其后，系统运行过程中，过滤时间、冲洗流量、冲洗时间可根据系统原水水质、运行状态动态调整实际操作量，同时，系统也会连续监测运行状态反馈至智能冲洗系统，再次优化动态调整过滤时间、冲洗流量、冲洗时间，形成闭环迭代优化冲洗效果，以此保证反渗透系统运行状态的良好稳定。
此外，对于加药冲洗时间间隔进行限定，低于可允许的最低加药冲洗时间间隔则判定为膜污染堵塞较严重。那么在此次加药冲洗后，如压力或压差恢复较好，则系统继续运行；如压力或压差恢复较差，则系统认定为膜污染堵塞严重，系统停机并报警提醒操作人员进行CIP清洗。
在一些具体的实施方式中，预设工况包括进水流量、运行膜通量和系统回收率；
原水水质情况包括原水类型、进水水温、进水pH和进水电导率。
根据预设工况与原水水质自动生成给出过滤时间、冲洗流量、冲洗时间预设量，具体为：预设原水类型为水质较好、较差；回收率为较低、较高。水质较好、回收率较低时，则过滤时间较长、冲洗水量较低、冲洗时间较短，即分别为20h、1.2 Q3m3/h、150S，可记作第一过滤时间20h、第一冲洗流量1.2Q3 m3/h、第一冲洗时间150S。反之，则过滤时间较短、冲洗水量较高、冲洗时间较长，即分别为16h、1.4 Q3 m3/h、240S，可记作第二过滤时间16h、第二冲洗流量1.4Q3 m3/h、第二冲洗时间240S。
在一些具体的实施方式中，第二过滤时间、第二冲洗流量和第二冲洗时间操作量根据系统程序控制系统监测观察、反馈的水质信息或记录的运行数据或状态进行动态调整的步骤包括：
预设第一冲洗流量为（1～1.5）Q3 m3/h；
设定基本电导率为2000μs/cm，实际电导率向上每高出2000μs/cm，则第二过滤时间在第一过滤时间基础上缩短1h、第二冲洗流量在第一冲洗流量的基础上提高0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在第一冲洗时间的基础上延长30S；实际电导率向下每低出500μs/cm，则第二过滤时间在第一过滤时间基础上延长1h、第二冲洗流量在第一冲洗流量基础上降低0.1Q3m3/h、第二冲洗时间在第一冲洗时间的基础上缩短30S；
设定基本水温为25℃，实际水温向上每高出5℃，则第二过滤时间在第一过滤时间基础上延长1h、第二冲洗流量在第一冲洗流量的基础上降低0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在第一冲洗时间的基础上缩短30S；实际水温向下每低出5℃，则第二过滤时间在第一过滤时间基础上缩短1h、第二冲洗流量在第一冲洗流量的基础上提高0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在第一冲洗时间的基础上延长30S；
设定基本pH为7.0，实际pH向上每高出1.0，则第二过滤时间在第一过滤时间基础上缩短1h、第二冲洗流量在第一冲洗流量的基础上提高0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在第一冲洗时间的基础上延长30S；实际pH向下每低出0.5，则第二过滤时间在第一过滤时间基础上延长0.5h、第二冲洗流量在第一冲洗流量的基础上降低0.05 Q3m3/h、第二冲洗时间在第一冲洗时间的基础上缩短15S。
同时系统整体运行过程中，限定1个月30天为整体运行周期，可接受的进水压力上限和压差上限分别为P1.30和P2.30，系统初始进水压力和压差分别为P1.1和P2.1，则整体运行过程中第M天开始时可接受的进水压力为P1.M =P1.1+ (P1.30 - P1.1)/29*（M-1），其中1≤M≤30；可接受的压差为P2.M =P2.1+ (P2.30 - P2.1)/29*（M-1）。如在实际运行中，第M天开始时进水压力或压差高于可接受值，则在上述基础上过滤时间缩短1小时。此后，第N天开始时进水压力与压差不高于可接受值，则过滤时间恢复为调整前给出量。
其中，在此过程判定中，过滤时间、冲洗流量、冲洗时间均不可超出系统预设的给定量，分别为过滤时间（即冲洗间隔时间）12～24h、冲洗流量（1～1.5）Q3m3/h、冲洗时间120～300S。如超出，则按给定量的最大或最小值作为给出量。即过滤时间不可超出第一过滤时间与第二过滤时间之间范围，冲洗流量不可超出第一冲洗流量与第二冲洗流量之间范围，冲洗时间不可超出第一冲洗时间与第二冲洗时间之间范围。
在运行过滤过程中，系统实时自动判断膜污染倾向与污染类型，判定确认后，智能冲洗系统会在本次过滤结束进行定时冲洗时，选择性投加酸液或碱液或杀菌剂进行加药冲洗。具体为：
反渗透系统运行过程中，智能冲洗系统会根据进水压力、压差与脱盐率变化对膜污染倾向与污染类型进行判定，判定为金属污染、胶体污染或结垢污染其中之一时，即需进行加酸冲洗；判定为硅垢污染或有机污染其中之一时，即需进行加碱冲洗；判定为生物污染时，即需进行杀菌冲洗。
在此判定过程中，如出现加药冲洗时间间隔低于可允许的最低加药冲洗时间间隔则判定为膜污染堵塞较严重。那么在此次加药冲洗后，如压力或压差或脱盐率恢复较好，则系统继续运行；如压力或压差或脱盐率恢复较差，则系统认定为膜污染堵塞严重，系统停机并报警提醒操作人员进行CIP清洗。
在一些具体的实施方式中，智能冲洗系统根据水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态实时动态自动在线判定膜污染倾向与污染类型的步骤包括：
根据进水压力、压差与脱盐率变化对膜污染倾向与污染类型进行判定；
在一个运行周期内，首次运行时，设定运行的第一压力、第一压差和第一脱盐率；程序控制系统监测到的实际压力为第二压力，实际压差为第二压差，实际脱盐率为第二脱盐率；第二压力与第一压力的差值为△p1，第二压差与第一压差的差值为△p2，第二脱盐率与第一脱盐率的差值为△η；
即，△p1=P1.M实-P1.1、△p2=P2.M实-P2.1、△η=ηM-η1；
第二压力与第一压力的变化速率、第二压差与第一压差的变化速率分别为：K△1，K△2，K△1 =△p1/（P1.M实-P1.1），K△2 =△p2/（P2.M实-P2.1）；
当进水压力、压差均明显增加，脱盐率明显下降，即K△1≥1.5，K△2≥1.5，△η≤-15%时，为金属污染；
当进水压力、压差逐渐增加，脱盐率稍有下降，即K△1≥1.2，K△2≥1.2，△η≤-5%时，为胶体污染；
当进水压力稍有增加、压差中度增加，脱盐率明显下降，即K△1≥1.1，K△2≥1.25，△η≤-10%时，为结垢污染；
当进水压力增加、压差骤然增加，脱盐率骤然下降，即K△1≥1.3，K△2≥1.8，△η≤-20%时，为硅垢污染；
当进水压力增加、压差逐渐增加，脱盐率升高，即K△1≥1.3，K△2≥1.2，△η≥10%时，为有机污染；
当进水压力、压差均明显增加，脱盐率骤然下降，即K△1≥1.5，K△2≥1.5，△η≤-20%时，为生物污染；
若判定为金属污染、胶体污染或结垢污染其中之一时，智能冲洗系统控制智能加药系统进行加酸冲洗；
若判定为硅垢或有机污染其中之一时，智能冲洗系统控制智能加药系统进行加碱冲洗；
若判定为生物污染时，智能冲洗系统控制智能加药系统进行杀菌冲洗。
在一些具体的实施方式中，根据进水压力、压差与脱盐率变化对膜污染倾向与污染类型进行判定的步骤包括：若第二压力或第二压差超过可接受值，则程序控制系统控制反渗透系统减少过滤时间，程序控制系统控制加压系统和供水系统关闭，开启清洗系统进行定时冲洗；若第二压力或第二压差超过上限，则判定膜污染严重，智能冲洗系统将判定信息传递给程序控制系统，程序控制系统控制反渗透系统停机并报警提醒操作人员进行CIP清洗。
需要说明的是，可接受值为在系统运行时在规定范围内浮动的值。上限为运行时在规定范围的最大值。
在一些具体的实施方式中，根据进水压力、压差与脱盐率变化对膜污染倾向与污染类型进行判定的步骤包括：
综合评判压力、压差与脱盐率变化情况确定膜污染倾向与类型并判定智能加药系统加药冲洗时间间隔，加药冲洗时同步加酸、加碱或加杀菌剂。
在一些具体的实施方式中，在加药冲洗后，若压力、压差或脱盐率恢复较好，则程序控制系统控制反渗透系统继续运行；
若压力或压差或脱盐率恢复较差，则智能冲洗系统判定为膜污染堵塞严重，并将判定信息传递给程序控制系统，程序控制系统控制反渗透系统停机并报警提醒操作人员进行CIP清洗。
其中，设定膜系统运行初始第一压力为P1s，第一压差为P2s，加药冲洗前第二压力为P1m，第二压差为P2m，加药冲洗后，第二压力与第一压力的差值为P1h，第二压差与第一压差的差值为P2h；
如K1=（P1h-P1s）/（P1m-P1s）≥50%，则判定为压力恢复较好，否则压力恢复较差；如K2=（P2h-P2s）/（P2m-P2s）≥50%，则判定为压差恢复较好，否则压差恢复较差。
在一些具体的实施方式中，设定可允许的最低加药冲洗时间间隔为第三时间；
若加药时间间隔低于第三时间，则智能冲洗系统判定评价加药冲洗恢复效果差；若加药时间间隔高于第三时间，则智能冲洗系统判定评价加药冲洗恢复效果较好；
若判定评价加药冲洗恢复效果较好，则反渗透系统继续运行；若判定评价加药冲洗恢复效果较差则智能冲洗系统判定为膜污染堵塞严重，并将判定信息传递给程序控制系统，程序控制系统控制反渗透系统停机并报警提醒操作人员进行CIP清洗。
优选的，反渗透系统为卷式反渗透膜系统；
优选的，阻垢剂为有机膦类阻垢剂标准液；
优选的，冲洗前过滤时间为18h；
优选的，冲洗流量为（1.2～1.4）Q3m3/h；
优选的，冲洗时间为150～180S；
优选的， pH为6.5～8.0;
优选的，段间压差为0.30～0.80bar。
优选的，加药冲洗时间间隔不低于10天。
本公开实施例还提供了一种具有存储功能的装置，该装置存储有程序数据，该程序数据能够被执行以实现上述的基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统的控制方法。
下面结合具体的实施例对本公开实施例作说明。
反渗透进水为市政污水厂的超滤出水，原水中工业污水占比较多，水质较差。
预设工况为：进水流量133.9m3/h、运行膜通量20lmh、系统回收率70%。
根据原水水质与预设工况，水质较差，回收率较高，系统给定过滤时间为16h、冲洗流量为1.4 Q3即117.6 m3/h、冲洗时间为240S。
在系统初始运行第1天过程中，进水水温为13.5～14.7℃，电导率为2135～2229μs/cm，pH为6.7～7.1。根据设定，电导率、pH在基本范围内、水温低出基本水温10℃，则在上述基础上过滤时间缩短2h、冲洗流量增加0.2 Q3即16.8m3/h、冲洗时间延长60S，则调整后在系统允许范围内给定过滤时间为14h、冲洗流量为1.5 Q3即126m3/h、冲洗时间为300S。
初始进水压力P1.1为1.100Mpa，初始压差P2.1为0.35bar，设定P1.30为1.550Mpa，P2.30为0.90bar。限定进水压力上限1.6Mpa，系统压差上限1.0bar，加药冲洗时间间隔下限7天。
系统运行第2天开始时，P1.2实为1.120Mpa不大于P1.2的1.125Mpa，P2.2实为0.36bar不大于P2.2的0.368bar，系统冲洗间隔时间保持不变。第二天运行过程中，进水水温为13.6～15.0℃，电导率为2153～2235μs/cm，pH为6.7～7.0。根据设定，过滤时间、冲洗流量、冲洗时间在上述基础上无需调整，保持不变。系统进水压力、压差、脱盐率均正常，无污染倾向，无需加药冲洗。
此后系统继续运行，运行第29天过程时，P1.29实为1.450Mpa不大于P1.29的1.534Mpa，P2.29实为0.75bar不大于P2.29的0.88bar，系统冲洗间隔时间保持不变。第29天过程中进水水温为17.6～18.8℃，电导率为2028～2053μs/cm，pH为6.6～6.8。根据设定，水温低出基本水温5℃，则在初始给定基础上过滤时间缩短1h、冲洗流量增加0.1 Q3即8.4m3/h、冲洗时间延长30S，则调整后在系统允许范围内给定过滤时间为15h、冲洗流量为1.5 Q3即126.0m3/h、冲洗时间为270S。系统进水压力、压差、脱盐率综合评判，污染倾向不明显，无需加药冲洗。
在第1～29天期间，第20天时，相比第1天初始运行状态，系统判定进水压力增加、压差逐渐增加，脱盐率升高，为有机污染，进行了一次加碱冲洗。加药冲洗效果较好，加药冲洗前进水压力1.400Mpa、压差0.685bar、脱盐率99.65%；加药冲洗后，进水压力、压差、脱盐率分别恢复为1.250Mpa、0.650bar、99.45%。
此后，系统继续运行，持续运行至第90天，3个月运行过程中，进水压力高于限定值，冲洗效果欠佳，第78天时进行过1次CIP，系统基本恢复至初始进水压力和压差分别为0.105MPa和0.355bar。期间进水水温为13.5～23.6℃，电导率为1909～2235μs/cm，pH为6.6～7.1。
1）过滤时间范围为14～16h、冲洗流量范围为117.6～126.0 m3/h、冲洗时间范围为240～300S；
2）进行过2次有机污染加碱冲洗，加药冲洗时间间隔分别为19天、15天；1次生物污染杀菌冲洗，加药时间冲洗间隔为8天；
3）进行过1次CIP，CIP清洗时间间隔为2.6个月。
通过以上智能冲洗控制，在3个月运行过程中，反渗透膜系统运行相对稳定，膜污染堵塞趋势延缓，整体运行过滤过程中与常规运行方式相比，CIP清洗时间间隔由1～1.5月一次延长至2～3月一次，CIP清洗周期延长1～2倍。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统的控制方法，包括基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统，其特征在于，
所述基于膜污染倾向控制的反渗透智能冲洗系统，包括：依次连接的供水系统、加压系统、反渗透膜组和产水系统；
所述供水系统与所述加压系统之间设有加药系统；
所述反渗透膜组设有废水排出口；
所述产水系统、清洗系统和所述反渗透膜组依次连接；
所述加药系统和智能冲洗系统均与所述清洗系统连接；
程序控制系统分别与所述供水系统、所述加压系统、所述加药系统、所述清洗系统和所述智能冲洗系统连接；
其中，所述加压系统用于为过滤运行提供所需的进水压力；所述反渗透膜组用于将原水固液分离，截留污染物，产出清水；所述产水系统用于为产水提供存储或排水去向；所述清洗系统用于提供物理性清洗和化学性清洗，以去除截留的污染物，恢复反渗透系统过滤初始性能；所述加药系统包括常规加药系统和智能加药系统，所述常规加药系统用于为进水端同步投加还原剂与阻垢剂；所述智能加药系统用于为清洗系统提供酸液、碱液或杀菌剂的选择性投加；所述程序控制系统用于控制所述供水系统、所述加压系统、所述加药系统和所述清洗系统的启闭，用于控制反渗透系统运行，并同步监测、观察、反馈水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态及进行故障报警或停机；所述智能冲洗系统用于接收所述水质信息及运行数据或状态，并在反渗透系统运行时自动在线实时动态判定膜污染倾向与污染类型，从而根据所述膜污染倾向与污染类型调整所述供水系统、所述加压系统、所述加药系统和所述清洗系统，并选择性投加酸液、碱液或杀菌剂；
开启运行时，程序控制系统控制反渗透系统全程自动运行，其特征在于，还包括步骤：循环运行低压冲洗、加压过滤和定时冲洗；
首次低压冲洗时，供水系统启动，程序控制系统控制首次运行流量为第一冲洗流量，供水系统启动的同时开启常规加药系统中的还原剂加药泵和阻垢剂加药泵；
首次低压冲洗结束，程序控制系统控制开启加压系统进行首次加压过滤，此时首次进水流量为第一进水流量，在进水过滤过程中，继续开启还原剂加药泵和阻垢剂加药泵以使还原剂与阻垢剂仍同步投加；
运行首次加压过滤达到第一过滤时间，程序控制系统控制加压系统和供水系统关闭，开启清洗系统进行首次定时冲洗；
所述程序控制系统用于控制反渗透系统运行，并同步监测、观察、反馈水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态以及进行故障报警或停机；在加压过滤运行过程中，所述智能冲洗系统根据水质信息或记录反渗透系统的运行数据或状态实时动态自动在线判定膜污染倾向与污染类型，判定确认后，所述智能冲洗系统控制所述智能加药系统在本次加压过滤结束后清洗系统进行定时冲洗时，并选择性投加酸液或碱液或杀菌剂进行加药冲洗；
若判定为金属污染、胶体污染或结垢污染其中之一时，所述智能冲洗系统控制所述智能加药系统进行加酸冲洗；
若判定为硅垢污染或有机污染其中之一时，所述智能冲洗系统控制所述智能加药系统进行加碱冲洗；
若判定为生物污染时，所述智能冲洗系统控制所述智能加药系统进行杀菌冲洗；
所述智能冲洗系统的控制方法包括：
根据预设工况与原水水质情况设定第一过滤时间、第一冲洗流量和第一冲洗时间；
运行过程中，第二过滤时间、第二冲洗流量和第二冲洗时间操作量根据系统所述程序控制系统监测观察、反馈的水质信息或记录的运行数据或状态进行动态调整；
程序控制系统获得系统原水水质和实际运行状态动态，并控制所述供水系统、所述加压系统、所述加药系统、所述清洗系统和所述智能冲洗系统；
所述预设工况包括进水流量、运行膜通量和系统回收率；
所述原水水质情况包括原水类型、进水水温、进水pH和进水电导率；
运行过程中，第二过滤时间、第二冲洗流量和第二冲洗时间操作量根据系统所述程序控制系统监测观察、反馈的水质信息或记录的运行数据或状态进行动态调整的步骤包括：
预设第一冲洗流量为（1～1.5）Q3 m3/h；
设定基本电导率为2000μs/cm，实际电导率向上每高出2000μs/cm，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上缩短1h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量的基础上提高0.1Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上延长30S；实际电导率向下每低出500μs/cm，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上延长1h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量基础上降低0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上缩短30S；
设定基本水温为25℃，实际水温向上每高出5℃，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上延长1h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量的基础上降低0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上缩短30S；实际水温向下每低出5℃，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上缩短1h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量的基础上提高0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上延长30S；
设定基本pH为7.0，实际pH向上每高出1.0，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上缩短1h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量的基础上提高0.1 Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上延长30S；实际pH向下每低出0.5，则第二过滤时间在所述第一过滤时间基础上延长0.5h、第二冲洗流量在所述第一冲洗流量的基础上降低0.05 Q3m3/h、第二冲洗时间在所述第一冲洗时间的基础上缩短15S；
在一个运行周期内，首次运行时，设定运行的第一压力、第一压差和第一脱盐率；程序控制系统监测到的实际压力为第二压力，实际压差为第二压差，实际脱盐率为第二脱盐率；第二压力与第一压力的差值为△p1，第二压差与第一压差的差值为△p2，第二脱盐率与第一脱盐率的差值为△η；
即，△p1=P1.M实-P1.1、△p2=P2.M实-P2.1、△η=ηM-η1；
第二压力与第一压力的变化速率、第二压差与第一压差的变化速率分别为：K△1 ，K△2；
当进水压力、压差均明显增加，脱盐率明显下降，即K△1≥1.5，K△2≥1.5，△η≤-15%时，为金属污染；
当进水压力、压差逐渐增加，脱盐率稍有下降，即K△1≥1.2，K△2≥1.2，△η≤-5%时，为胶体污染；
当进水压力稍有增加、压差中度增加，脱盐率明显下降，即K△1≥1.1，K△2≥1.25，△η≤-10%时，为结垢污染；
当进水压力增加、压差骤然增加，脱盐率骤然下降，即K△1≥1.3，K△2≥1.8，△η≤-20%时，为硅垢污染；
当进水压力增加、压差逐渐增加，脱盐率升高，即K△1≥1.3，K△2≥1.2，△η≥10%时，为有机污染；
当进水压力、压差均明显增加，脱盐率骤然下降，即K△1≥1.5，K△2≥1.5，△η≤-20%时，为生物污染；
根据进水压力、压差与脱盐率变化对膜污染倾向与污染类型进行判定的步骤包括：
若第二压力或第二压差超过可接受值，则程序控制系统控制反渗透系统减少过滤时间，程序控制系统控制加压系统和供水系统关闭，开启清洗系统进行定时冲洗；
若第二压力或第二压差超过上限，则判定膜污染严重，智能冲洗系统将判定信息传递给程序控制系统，程序控制系统控制反渗透系统停机并报警提醒操作人员进行CIP清洗；
综合评判压力、压差与脱盐率变化情况确定膜污染倾向与类型并判定所述智能加药系统加药冲洗时间间隔，加药冲洗时同步加酸、加碱或加杀菌剂；
在加药冲洗后，若压力、压差或脱盐率恢复较好，则程序控制系统控制反渗透系统继续运行；
若压力、压差或脱盐率恢复较差，则所述智能冲洗系统判定为膜污染堵塞严重，并将判定信息传递给程序控制系统，程序控制系统控制反渗透系统停机并报警提醒操作人员进行CIP清洗；
设定可允许的最低加药冲洗时间间隔为第三时间；
若加药时间间隔低于第三时间，则智能冲洗系统判定评价加药冲洗恢复效果差；若加药时间间隔高于第三时间，则智能冲洗系统判定评价加药冲洗恢复效果较好；
若判定评价加药冲洗恢复效果较好，则反渗透系统继续运行；若判定评价加药冲洗恢复效果较差则所述智能冲洗系统判定为膜污染堵塞严重，并将判定信息传递给程序控制系统，程序控制系统控制反渗透系统停机并报警提醒操作人员进行CIP清洗。
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