CN213699482U - 水处理膜性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水处理膜性能测试装置，包括原料箱、膜片池组件、连接在原料箱和膜片池组件之间的加压泵、连接各个部件的管道以及设置在管道上的压力监测装置如压力表和温度监测装置如温度计，所述原料箱内的原料经膜片池组件后形成透析液和浓缩液，所述膜片池组件上设置有引流管，所述透析液经所述引流管收集至取样瓶中。本申请的水处理膜性能测试装置，通过设置加压泵控制原料进入膜片池组件的压力，适应不同类型的膜片。通过温度监测装置如温度计监测管道内原料的温度，探测温度对膜片性能的影响，特别适用于反渗透膜和纳滤膜产水通量和脱盐率等关键参数的测评。

Description

水处理膜性能测试装置

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及一种水处理膜性能测试装置。

背景技术

为了除去水中细小颗粒和可溶性盐类，工艺水处理膜装置多采用错流式过滤。通过对待处理原料液施加压力，其中部分流体透过膜表面形成渗透液，流体中的颗粒及盐类等被截留，由于流体连续地流过膜表面，被拦截的颗粒及盐类杂质不易在膜表面上累积，而是被料液从膜面上带走形成了浓缩液。

水处理膜法分离技术一般可分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)四类，它们的过滤精度按照以上顺序越来越高。微滤能截留0.1～1μm之间的颗粒，允许大分子有机物和溶解性无机盐等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体。超滤能截留0.002～0.1μm之间的颗粒和杂质，超滤膜允许小分子物质和溶解性无机盐等通过，但有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。纳滤因能截留物质的大小约为0.001μm(1纳米)而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量大约为200～400，截留溶解性盐的能力为20～98％之间。反渗透是最精密的液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过，脱盐率一般大于98％。

产水通量和脱除率是水处理膜法分离过程中的关键性能指标。针对特定系统条件，膜系统的水通量和脱除率则主要受压力、温度、回收率、进水含盐量和pH值影响。对不同品牌和不同种类的膜性能测试，是保证工艺膜处理装置安全可靠运行的重要前提。

中国矿业大学赵永锋等人申请的一种简单实用的水处理膜测试装置，专利申请号CN201420744402.8，采用驱动泵将主管道分为三个支管道测试膜组件的性能，在实际使用过程中存在运行参数控制难、设备体积大、测试周期长及原料浪费严重等问题；且无法测试料液温度对膜片性能的影响。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和达到上述目的，本实用新型的目的是提供一种改进的水处理膜性能测试装置，其能够测试各项参数如压力、温度等对膜片性能的影响。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种水处理膜性能测试装置，包括原料箱、膜片池组件、连接在原料箱和膜片池组件之间的加压泵、连接各个部件的管道以及设置在管道上的压力监测装置如压力表和温度监测装置如温度计，所述原料箱内的原料经膜片池组件后形成透析液和浓缩液，所述膜片池组件上设置有引流管，所述透析液经所述引流管收集至取样瓶中。

通过设置加压泵控制原料进入膜片池组件的压力，适应不同类型的膜片。通过温度监测装置如温度计监测管道内原料的温度，探测温度对膜片性能的影响。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述原料箱外设置有温度控制夹套，所述温度控制夹套用于控制所述原料的温度。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述膜片池组件包括一个或多个膜片池，所述膜片池之间串联设置。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述加压泵为变频柱塞泵。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述压力表和温度计设置在所述原料箱与膜片池组件之间的管道上。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述原料箱与膜片池组件之间的管道上还设置有蓄能器以及安全阀。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述膜片池组件后方与所述原料箱之间设置有回流管道，所述浓缩液通过所述回流管道流至所述原料箱，所述回流管道上还设置有流量计以及流量调节阀。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述膜片池内设置有凹槽，所述凹槽内设置有密封圈，所述密封圈用于控制膜片池内膜片的工作面积。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述测试装置还包括连通在管道上的清洗箱，所述清洗箱内具有清洗剂。

根据本实用新型的一些优选实施方面，还包括位于所述测试装置底部的排污阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：本申请的水处理膜性能测试装置，通过设置加压泵控制原料进入膜片池组件的压力，适应不同类型的膜片。通过温度监测装置如温度计监测管道内原料的温度，探测温度对膜片性能的影响，特别适用于反渗透膜和纳滤膜产水通量和脱盐率等关键参数的测评。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型优选实施例中水处理膜性能测试装置的示意图；

其中，1-原料箱，11-箱盖，12-进料阀，13-温度控制夹套，2-清洗箱，21- 清洗阀，3-变频柱塞高压隔膜泵，31-安全阀，32-蓄能器，33-压力表，34-温度计，35-流量计，36-流量调节阀，37-排污阀，4-膜片池，5-引流管，61-管道， 62-回流管道。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

如附图1所示，本实施例中的水处理膜性能测试装置，包括管道61以及依次设置的原料箱1、变频柱塞高压隔膜泵3、安全阀31、蓄能器32、压力表 33、温度计34以及膜片池组件，原料箱1下方设置有进料阀12，原料箱1的上方具有箱盖11。蓄能器32和安全阀31能够消除高压泵系统运行时的脉冲问题，同时保证系统高压安全。

柱塞隔膜泵可靠性高、耐腐蚀，配以变频控制可以精确调节流量。变频柱塞隔膜泵，可在0～80Bar压力范围内调节，实现对各种水处理膜测试的压力要求。微滤膜两侧的运行压差一般为0.7bar，超滤膜一般为1～7bar，纳滤膜一般为3.5～16bar，反渗透膜测试时，当进水为苦咸水时一般大于5bar，当进水为海水时一般低于80bar。

本实施例的测试装置管路系统设置流量、压力、温度等在线监测，可精确控制系统测试期间的参数变化。且所有设备、管道61及阀门均采用316L不锈钢，耐高压、抗腐蚀。

膜片池组件的后方还设置回流管道62连通至原料箱1内循环处理，回流管道62上设置有流量计35以及流量调节阀36。原料箱1内的原料通过膜片池4 后形成渗透液和浓缩液，浓缩液通过回流管道62回流至原料箱1内。流量调节阀36采用针形调节阀，根据水质及膜芯过滤精度需要，调节流量为0～1m³/h。

本实施例中在原料箱1的前方还设置有清洗箱2和排污阀37，清洗箱2下方设置有清洗阀21，清洗箱2内装有清洗剂，本实施例中清洗剂为纯水，排污阀37设置在整个测试装置的最底端，用于疏水排空及浓缩液或清洗液的取样。清洗箱2用于一个运行周期结束后，调整运行参数开展第二次测试前，对膜表面采用纯水进行大流量冲洗，确保不同测试条件下膜片的代表性，防止污染物及截留物对测试膜片试样代表性的影响。

本实施例中的膜片池组件包括串联设置的三个膜片池4，三个膜片池4的参数保持一致。通过设置三组膜片池4，能够实现以下不同的功能：用于测试同一种类膜片的性能，并取结果平均值，以得到更加准确的测试结果；用于比较测试相同工艺参数下不同种类膜片的性能；能够根据实际的测试情况，可采用不透水的塑料挡板关闭其中任意一个或两个膜片组，实现相同或不同膜片一组或两组的平行测试。在其他的实施例中，也可以设置其他数量的膜片池4。

三个膜片池4使用通用型膜片，控制通过模板剪裁成型。膜片池4内设置有凹槽，凹槽内设置有O型密封圈，密封圈两道密封，用于控制膜片池4内膜片的工作面积。通过采用不同规格的密封圈，控制膜片工作时的工作面积。如控制单片膜的通流面积为100cm²，总面积最大为300cm²，更换不同类型膜片，配合渗透液及浓缩液的分析，能够同时满足微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜性能测试要求。

膜片池组件内的每个膜片池4上均设置有引流管5，引流管5采用PP材质软管，透析液经引流管5收集至取样瓶中，测试相关性能指标。

本实施例中的原料箱1配有温度控制夹套13，温度控制夹套13及保温层用于控制原料液的温度。箱盖11为有机玻璃盖，能够观察箱内液位，防止溢流或干烧。管道61上的温度计34用于探测管道61内原料的温度，通过温度计 34以及温度控制夹套13实现对原料温度的调控，并研究温度对膜片性能的影响。测试期间的浓缩液回流至原料箱1内循环处理，这种分批处理的运行方式，最适宜用于水量小且不能连续供水的情况。

以下以测试某反渗透RO膜对核电厂含硼水溶液中溶解盐离子杂质的去除效率为例，简述本实施例中的水处理膜性能测试装置的工作过程：

预先安装好3组待测膜平行样形成三组膜片池，将待处理含硼溶液加入原料箱1中，打开进料阀12，流量调节阀36全开，启泵全流量循环，开启温度控制夹套13至设定温度，调整压力、流量至设定值，待系统运行稳定后，将渗透液经引流管5分别收集至取样瓶，并在排污口对母液进行取样，用秒表记录取样瓶液位达到预定值的时间。

试验完成后将引流管5放置到原料箱1，然后依次打开流量调节阀36，关闭高压泵。根据母液和渗透液的pH值、电导率、盐含量的测量，按下式准确评价膜对含硼水的净化能力，从而全面准确测评硼回收率和杂质离子脱除率。

再次测试之前，可采用清洗箱内的纯水对膜表面进行大流量冲洗。

本实施例的装置系统控制简单，投资费用低，对每一批料液的系统回收率可以达到极限，准确评估RO膜对含硼水净化能力受压力、温度、流量、含盐量及pH值的影响。

本实施例中的水处理膜性能测试装置以柱塞隔膜泵作为驱动力，配以变频控制精确调节流量，水泵的进水管与原料箱1底部连接，出水管将原料箱1中的原料液输送到三个平行膜片组件中，原料液经过膜片组件后的渗透液经引流管5收集至样品瓶中，浓缩液回流至原料箱1，通过调节流量调节阀36来调节膜组件的压力，通过原料箱1外的温度控制夹套13来控制原料的温度，辅助采用纯水对膜表面进行冲洗，采用错流方式运行，更换不同膜片，从而可以实现对微滤膜、超滤膜、纳滤膜及反渗透膜的通量和截留率等性能的测试。

本申请的水处理膜性能测试装置能够确保测试的参数准确，膜片池组件采用错流方式运行，流量经浓水调节阀控制，压力经加压泵变频器控制，温度经原料箱外层温度控制夹套自动控制；膜片池组件的透析液经引流管收集至取样瓶中。取样测试原料箱和渗透液的盐含量、pH值等参数。多套平板膜测试组件串联运行，可关闭其中任意组件，可实现相同膜片两组或三组平行测试，也可以实现不同膜片的同时测试。其特征是：精确控制测试压力、温度、回收率、含盐量和pH值等参数，全面准确评估膜的产水通量和脱除率。

本申请采用多组串联的膜片池组件，利用剪裁规定面积的小膜片，精密控制原料的给水压力、温度、流量，并结合取样分析原料、浓缩液和渗透液的pH 值和盐含量，从而准确评估膜的性能，特别适用于反渗透膜和纳滤膜产水通量和脱盐率等关键参数的测评。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水处理膜性能测试装置，其特征在于：包括原料箱、膜片池组件、连接在原料箱和膜片池组件之间的加压泵、连接各个部件的管道以及设置在管道上的压力监测装置和温度监测装置，所述原料箱内的原料经膜片池组件后形成透析液和浓缩液，所述膜片池组件上设置有引流管，所述透析液经所述引流管收集至取样瓶中。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述原料箱外设置有温度控制夹套，所述温度控制夹套用于控制所述原料的温度。

3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述膜片池组件包括一个或多个膜片池，所述膜片池之间串联设置。

4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述加压泵为变频柱塞泵。

5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述压力监测装置和温度监测装置设置在所述原料箱与膜片池组件之间的管道上。

6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述原料箱与膜片池组件之间的管道上还设置有蓄能器以及安全阀。

7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述膜片池组件后方与所述原料箱之间设置有回流管道，所述浓缩液通过所述回流管道流至所述原料箱，所述回流管道上还设置有流量计以及流量调节阀。

8.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述膜片池内设置有凹槽，所述凹槽内设置有密封圈，所述密封圈用于控制膜片池内膜片的工作面积。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括连通在管道上的清洗箱，所述清洗箱内具有清洗剂。

10.根据权利要求9所述的测试装置，其特征在于：还包括位于所述测试装置底部的排污阀。

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