CN219084704U - 一种新型抗污染平板膜片测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型抗污染平板膜片测试系统，该测试系统包括原水箱、原水箱水质检测器、高压泵、膜前压力检测器、膜池组件、膜后压力检测器、压力调节阀、产水水质检测器、产水计量单元、自动加药装置和控制单元；本实用新型的膜片测试系统可以节省人工测试和计算膜片通量和截留率的时间，实现自动化批量测试，提高膜片表征测试的效率。

Description

一种新型抗污染平板膜片测试系统

技术领域

本实用新型属于膜片测试系统领域，具体涉及一种抗污染平板膜片测试系统。

背景技术

膜分离技术在污水处理、海水淡化、废水回用等场合中具有良好的应用前景。但是，膜分离技术的发展长期受限于膜污染问题。膜污染通常由不同种类的污染物在分离膜表面堆积造成，引起膜通量的下降，导致运行成本提升以及分离膜的使用寿命减短。

专利文献CN104043339A、CN206276248U和CN204563948U均公开了膜片测试装置，但这些文献中的膜片测试装置都只包含一个原水箱，只能最大限量的一次性测试原水箱所能容纳的液体容量，无法实现长时间连续运行、自动测试盐溶液、模拟污染液和膜片自动清洗等功能。

因此，本领域缺乏一种能够自动加药、长时间连续运行、自动测试和采集结果的膜片测试系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一套膜片自动表征测试系统，通过加药装置、虹吸溢流装置、PLC控制系统等连续在线自动采集电导率、温度、pH值等参数，自动测试膜片在不同环境(例如不同浓度盐溶液、模拟污染液)下的通量和截留率。本实用新型的膜片测试系统还可具备自动在线清洗功能。本实用新型的膜片测试系统可以节省人工测试和计算膜片通量和截留率的时间，实现自动化批量测试，提高膜片表征测试的效率。

具体而言，本实用新型提供一种膜片测试系统，所述膜片测试系统包括原水箱、原水箱水质检测器、高压泵、膜前压力检测器、膜池组件、膜后压力检测器、压力调节阀、产水水质检测器、产水计量单元、自动加药装置和控制单元；

其中，所述原水箱具有出水口和自动加药口，所述膜池组件具有进水口、浓水出口和产水出口；所述膜片测试系统还包括连接原水箱的出水口和高压泵的管道、连接高压泵和膜池组件的进水口的管道、与膜池组件的浓水出口相连的管道和连接膜池组件的产水出口和产水计量单元的管道；

所述原水箱水质检测器用于检测原水箱中液体或原水箱出水的水质参数并将检测结果传输给控制单元；

所述膜前压力检测器用于检测膜池组件进水的压力并将检测结果传输给控制单元；

所述膜后压力检测器用于检测膜池组件浓水的压力并将检测结果传输给控制单元；

所述压力调节阀用于调节膜池组件的工作压力；

所述产水水质检测器用于检测膜池组件产水的水质参数；

所述产水计量单元用于检测膜池组件的产水量；

所述自动加药装置用于向原水箱中加药；

所述控制单元用于接收原水箱水质检测器、膜前压力检测器和膜后压力检测器的检测结果以及向高压泵和自动加药装置输送动作指令。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统具有以下一项或多项特征：

(1)所述原水箱水质检测器设置在原水箱上或设置在连接原水箱和高压泵的管道上；

(2)所述膜前压力检测器设置在连接高压泵和膜池组件的进水口的管道上；

(3)所述膜后压力检测器设置在与膜池组件的浓水出口相连的管道上；

(4)所述压力调节阀设置在与膜池组件的浓水出口相连的管道上；

(5)所述产水水质检测器设置在连接膜池组件的产水出口和产水计量单元的管道上；和

(6)所述自动加药装置与原水箱的自动加药口相连。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统具有以下一项或多项特征：

(1)所述控制单元包含可编程逻辑控制器；

(2)所述自动加药装置包含计量泵；

(3)所述产水计量单元包含电子天平和虹吸溢流容器；

(4)所述原水箱具有浓水回流入口，所述与膜池组件的浓水出口相连的管道与所述原水箱的浓水回流入口相连；

(5)所述原水箱为锥底不锈钢夹套水箱；

(6)所述原水箱具有搅拌和保温功能；

(7)所述原水箱水质检测器包括电导率检测器、pH值检测器和TDS检测器中的一种或多种；

(8)所述高压泵为不锈钢多级离心泵；

(9)所述高压泵最大流量≥80LPM，最大扬程≥300m，且能够满足膜池进料流速≥6L/min；(10)所述膜片测试系统包括泵前压力检测器和/或泵后压力检测器，所述泵前压力检测器设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测高压泵进水压力，所述泵后压力检测器设置在连接高压泵和膜池组件的管道上、用于检测高压泵出水压力；

(11)所述膜前压力检测器和/或膜后压力检测器的量程为0-400psi，精度为≤2％；

(12)所述压力调节阀为针型阀；

(13)所述压力调节阀为电动阀或电磁阀，能够检测流经液体的压力并根据检测到的压力自动调节阀门的开度将压力调节至设定值，或者能够根据膜后压力检测器检测到的压力自动调节阀门的开度将压力调节至设定值；

(14)所述膜池组件包含两个或两个以上的以串联或并联或串并联结合的方式相互连接的膜池；

(15)所述膜片测试系统的最高工作压力为22bar；

(16)所述产水水质检测器包括电导率检测器、pH值检测器和TDS检测器中的一种或多种。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统具有以下一项或多项特征：

所述原水箱水质检测器包括量程涵盖0.1μs/cm-100ms/cm、精度为±0.20％的电导率检测器；所述原水箱水质检测器包括量程涵盖0-14、精度为≤1％的pH值检测器；

所述产水水质检测器包括量程涵盖1μs/cm-2000μs/cm的电导率检测器；

所述可编程逻辑控制器包括中央处理器和输入输出扩展模块；

所述虹吸溢流容器具有位于容器底部的出水口和与该出水口相连的管道，此管道上弯一定的高度，使得容器中液体的液面超过该高度时，液体沿管道自动排出；和

所述电子天平的测量范围涵盖0-5000g，最小可读精度为0.1g。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统包括原水箱浓水回流切换阀，所述原水箱浓水回流切换阀设置在连接膜池组件的浓水出口和原水箱的浓水回流入口的管道上。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统还包括原水箱液位检测器，所述原水箱液位检测器设置在原水箱上、用于检测原水箱中液体的液位。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统还包括原水箱温度检测器，所述原水箱温度检测器设置在原水箱上、用于检测原水箱中液体的温度，或设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测原水箱出水的温度。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统还包括浓水流量检测器，所述浓水流量检测器设置在与膜池组件的浓水出口相连的管道上、用于检测膜池组件浓水的流量。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统还包括过滤器，所述过滤器设置在连接原水箱的出水口和高压泵的管道上。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统还包括原水箱出水切换阀，所述原水箱出水切换阀设置在连接原水箱的出水口和高压泵的管道上。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统还包括原水箱排空阀，所述原水箱排空阀设置在与原水箱连通的管道上、用于排出原水箱中的液体。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统还包括单向阀，所述单向阀设置在连接高压泵和膜池组件的进水口的管道上。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统还包括进料阀，所述进料阀设置在连接高压泵和膜池组件的进水口的管道上。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统还包括产水阀，所述产水阀设置在连接膜池组件的产水出口和产水计量单元的管道上。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统具有以下一项或多项特征：

所述原水箱温度检测器的读数范围涵盖0-60℃；

所述过滤器为Y型过滤器；

所述过滤器的过滤精密度为≤30μm；和

所述浓水流量检测器的测量范围涵盖0-8L/min。

在一个或多个实施方案中，所述原水箱水质检测器、膜前压力检测器、膜后压力检测器、产水水质检测器、产水计量单元、泵前压力检测器、泵后压力检测器、原水箱液位检测器、原水箱温度检测器和/或浓水流量检测器可输出4-20mA标准信号，例如供控制单元接收和处理。

在一个或多个实施方案中，所述原水箱水质检测器、膜前压力检测器、膜后压力检测器、产水水质检测器、产水计量单元、泵前压力检测器、泵后压力检测器、原水箱液位检测器、原水箱温度检测器和/或浓水流量检测器能够将检测结果传输给控制单元。

在一个或多个实施方案中，所述原水箱出水切换阀、原水箱排空阀、进料阀、产水阀、压力调节阀、原水箱浓水回流切换阀、自动加药装置和/或高压泵能够接收并执行控制单元输送的动作指令。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试系统具有以下一项或多项特征：

(1)所述膜片测试系统包括原水箱温度检测器，所述原水箱温度检测器设置在原水箱上、用于检测原水箱中液体的温度，或设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测原水箱出水的温度，所述原水箱温度检测器将检测值输送至控制单元，所述控制单元通过比较温度检测值与设定值，判断温度是否在正常范围内；

(2)所述膜前压力检测器和/或膜后压力检测器用于检测膜片测试系统的工作压力并将检测值输送至控制单元，当压力检测值不在设定范围内时，控制单元自动调节高压泵的运行转速，使得压力保持在设定范围内，或者控制单元执行保护性停机程序；

(3)所述膜片测试系统包括泵前压力检测器，所述泵前压力检测器设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测高压泵进水压力并将检测值输送至控制单元，当高压泵进水压力检测值不在设定范围内时，控制单元执行保护性停机程序；

(4)所述膜片测试系统包括浓水流量检测器，所述浓水流量检测器设置在与膜池组件的浓水出口相连的管道上、用于检测膜池组件浓水的流量并将检测值输送至控制单元，控制单元根据浓水流量的检测值和设定值，控制自动加药装置进行加药，使得浓水达到设定的浓缩倍数；

(5)所述产水计量单元包含电子天平和虹吸溢流容器，所述电子天平自动采集产水累积流量数据；

(6)所述膜片测试系统包括原水箱pH值检测器，所述原水箱pH值检测器设置在原水箱上、用于检测原水箱中液体的pH值并将检测结果传输给控制单元，或设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测原水箱中出水的pH值并将检测结果传输给控制单元，控制单元根据pH值的检测值和设定值，控制自动加药装置进行加药，使得原水箱中的液体达到设定的pH值；

(7)所述膜片测试系统包括原水箱电导率检测器，所述原水箱电导率检测器设置在原水箱上或设置在连接原水箱和高压泵的管道上，原水箱电导率检测器在线检测原水箱出水的电导率、并将检测值输送至控制单元，当检测到电导率异常时，控制单元自动报警或执行保护性停机程序；

(8)所述膜片测试系统包括产水电导率检测器，所述产水电导率检测器设置在连接膜池组件的产水出口和产水计量单元的管道上，产水电导率检测器在线检测膜池组件产水的电导率、并将检测值输送至控制单元，当检测到电导率异常时，控制单元自动报警或执行保护性停机程序；和

(9)所述膜片测试系统包括原水箱液位检测器，所述原水箱液位检测器设置在原水箱上、用于检测原水箱中液体的液位并将检测值输送至控制单元，当液位检测值低于设定值时，控制单元控制自动加药装置自动补料。

本实用新型还提供一种膜片测试方法，所述膜片测试方法包括使用本实用新型任一实施方案所述的膜片测试系统测试膜片，例如测试膜片的通量和/或截留率，所述膜片优选为平板膜片、例如抗污染平板膜片，所述膜片优选为反渗透膜片或纳滤膜片。

在一个或多个实施方案中，所述膜片测试方法包括以下步骤：

(1)将待测试的膜片安装在膜池组件中，在控制单元上设定测试参数，向自动加药装置和/或原水箱中加入料液；和

(2)启动高压泵，料液流经膜池组件进行过滤，产水水质检测器检测膜池组件产水的水质参数，产水计量单元检测膜池组件的产水量，根据检测到的产水的水质参数和/或产水量计算膜片的透过率和/或通量；膜前压力检测器和膜后压力检测器分别检测膜池组件进水和浓水的压力并将检测结果传输给控制单元，当需要时，控制单元通过调节高压泵的转速控制系统工作压力或执行报警或停机程序；原水箱水质检测器检测原水箱中液体或原水箱出水的水质参数并将检测结果传输给控制单元，当需要时，控制单元控制自动加药装置向原水箱中加药。

附图说明

图1是本实用新型的一种膜片测试系统的流程示意图。

图2是本实用新型的一种膜片测试系统的结构示意图；其中：1-第一原水箱，2-第二原水箱，3-第三原水箱，4-第一原水箱温度检测器；5-第一原水箱温度检测器，6-第二原水箱液位检测器，7-第二原水箱温度检测器，8-第三原水箱液位检测器，9-第三原水箱温度检测器，10-第一原水箱电导率检测器，11-第二原水箱电导率检测器，12-第三原水箱电导率检测器，13-第三原水箱pH值检测器，14-第一原水箱出水切换阀，15-第一原水箱排空阀，16-第二原水箱出水切换阀，17-第二原水箱排空阀，18-第三原水箱出水切换阀，19-第三原水箱排空阀，20-第一过滤器，21-第二过滤器，22-第三过滤器，23-高压泵，24-单向阀，25-进料阀，26-膜前压力检测器，27-膜池组件，28-产水阀，29-产水计量单元，30-产水电导率检测器，31-膜后压力检测器，32-压力调节阀，33-流量检测器，34-第一原水箱浓水回流切换阀，35-第二原水箱浓水回流切换阀，36-第三原水箱浓水回流切换阀，37-测控计算机，38-第一自动加药装置，39-第二自动加药装置，40-第三自动加药装置。

图3是本实用新型的一种膜片测试系统的上观图。

图4是本实用新型的一种膜片测试系统的前观图。

图5是本实用新型的一种膜片测试系统的侧观图。

图6是本实用新型的一种膜片测试系统的产水计量单元的结构示意图；其中，41-虹吸溢流容器，42-电子天平。

具体实施方式

为使本领域技术人员可了解本实用新型的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本实用新型所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。

本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本实用新型的范围，即本实用新型内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。

本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。

本实用新型涉及膜片(例如抗污染平板反渗透膜片和纳滤膜片)测试系统，采用自动加药装置和虹吸溢流装置，可以连续自动测试膜片在不同温度及环境条件下的纯水通量、各类盐溶液的截留率以及膜片抗污染及膜片清洗情况。

本实用新型的膜片测试系统包括原水箱、原水箱水质检测器、高压泵、膜前压力检测器、膜池组件、膜后压力检测器、压力调节阀、产水水质检测器、产水计量单元、自动加药装置和控制单元。图1展示了本实用新型的一种膜片测试系统的流程示意图，其中，箭头方向表示料液流动方法。料液(测试液或清洗液)从原水箱中排出，经高压泵加压后，进入膜池组件，经过设置于膜池组件中的膜片过滤后，产水(即透过液)进入产水计量单元，浓水可排出测试系统或回流到原水箱中重复利用。原水箱水质检测器用于检测原水箱中液体或原水箱出水的水质，并将检测结果传输给控制单元，控制单元据此控制自动加药装置自动加药，将原水箱中液体的水质稳定在设定值。膜前压力检测器和膜后压力检测器分别测量膜池组件进水和浓水的压力，并将检测结果传输给控制单元，控制单元据此控制高压泵的转速，进而调控系统工作压力。当系统出现异常状态时，膜前压力检测器和膜后压力检测器检测到的压力值存在较大偏差，此时控制单元可以控制高压泵停机，实现对测试系统的自动保护。压力调节阀能够根据实际压力和设定压力，自动调节阀门的开度，将压力稳定在设定值。产水计量单元用于检测膜池组件的产水量，进而可以计算得到膜片的通量及其随时间的变化情况。产水水质检测器用于检测膜池组件产水的水质，结合设定的进水水质，可以结算得到膜片的截留率及其随时间的变化情况。

本实用新型的膜片测试系统可以包括一个或多个原水箱。各个原水箱可根据需要用于盛装不同的液体(包括测试液和清洗液)，例如水、盐溶液、模拟污染液(含有模拟膜污染有机物)、酸液、碱液等。在一些实施方案中，本实用新型的膜片测试系统包括三个原水箱，分别用于盛装盐溶液、模拟污染液以及酸液或者碱液。原水箱的材质优选为不锈钢，例如不锈钢SUS316L(即不锈钢316L)。原水箱的形状不受特别限制，优选为锥底形原水箱。原水箱的体积不受特别限制，例如可以是60L左右。原水箱优选具有搅拌功能，例如顶搅拌功能，顶搅拌是指搅拌装置的动力部件安装在容器的顶部。原水箱优选具有保温功能，例如具有可以控温的水浴槽。优选地，原水箱能够在10-60℃控温。在一些实施方案中，本实用新型的膜片测试系统包括三套具有顶搅拌和保温功能的60升锥底不锈钢316L夹套原水箱，通过水浴槽可以控温在10-60℃。原水箱优选具有加热或制冷功能，例如利用加热制冷一体机对原水箱进行恒温控制，控温误差优选为±1℃，制冷功率优选不低于3KW。

本实用新型的膜片测试系统包括一个或多个自动加药装置。各个原水箱优选均配有自动加药装置。自动加药装置包含计量泵。自动加药装置能够接收并执行控制单元的输送的动作指令。控制单元在收到水质参数(如pH值、电导率、TDS等)检测仪器反馈的数据后，通过控制加药计量泵的启停来控制加药。本文中，TDS是指总溶解固体(total dissolvedsolids)。控制单元包含可编程逻辑控制器(PLC)。PLC和计量泵属于市场上通用产品，无特别结构要求。在一些实施方案中，本实用新型的膜片测试系统包括三套自动加药装置，通过计量泵向三个原水箱分别投加盐溶液(如NaCl溶液)、模拟污染液和酸液/碱液；优选地，根据检测到的原水箱里料液或原水箱出水的水质参数(例如电导率、pH值、TDS等)，通过控制单元来自动控制加药量，从而达到长时间连续运行和自动测试以及采集结果(例如通量、截留率随时间的衰减曲线)的需求。

本实用新型的膜片测试系统优选还包括过滤器。过滤器可以是Y型过滤器，优选过滤精密度≤30微米。过滤器可设置在膜池组件前，以防止膜片在运行过程中被料液中的固体颗粒损害。在一些实施方案中，在膜池组件前设置过滤精密度为30微米的Y型过滤器，其作用是截留和防止大于30微米的颗粒进入系统。固体颗粒经高压泵加压后会对膜表面形成擦伤，造成漏盐的情况，同时可能会损伤高压泵。在一些实施方案中，过滤器设置在高压泵前。本领域技术人员可以理解，本文中，装置之间的前后位置关系以料液流动方向为判断标准，例如过滤器设置在高压泵前是指料液先通过过滤器后通过高压泵。过滤器不受特别限制，只要能够实现过滤固体颗粒的功能即可。

本实用新型的膜片测试系统可以包括一个或多个高压泵。高压泵主要是为反渗透(RO)提供工作压力，使得反渗透得以进行。本实用新型的高压泵优选为多级离心泵。本文中，高压泵的含义涵盖高压泵组。高压泵的材质优选为不锈钢，例如不锈钢SUS316L。高压泵最大流量优选≥80LPM，最大扬程优选≥269米。高压泵可以接收控制单元的动作指令，根据控制单元的动作指令启停和/或调节高压泵工作频率(转速)，以控制系统工作压力。高压泵前后优选设置压力检测器。泵前压力检测器测定高压泵进水的压力，并将检测到的压力值传输给控制单元，当高压泵进水压力检测值不在设定范围内时，控制单元执行保护性停机程序，可防止高压泵缺水空转。泵后压力检测器测定高压泵出水的压力，并将检测到的压力值传输给控制单元，当高压泵出水压力检测值超过系统最高工作压力时，控制单元执行保护性停机程序，可防止系统压力超过最高工作压力(例如22bar)。高压泵流量优选满足每组膜池进料流速≥6L/min。高压泵扬程优选大于300米。每组膜片最高测试压力优选为2.5MPa。系统最高工作压力优选为20bar。本文中，保护性停机程序可以根据实际需要设定，通常包括停止高压泵运转，还可以包括关闭一个或多个阀门，也可以是停止整个系统的运转。

本实用新型的膜片测试系统可以包括一个或多个膜池组件。每个膜池组件可以包括一个或多个膜池。膜池不受特别限制，可以是本领域常用于膜片测试的膜池。从满足多组样品对比测试及便于装卸来考虑，每个膜池组件的膜池数量在6-18个比较合适。膜池的材质优选为不锈钢，例如不锈钢SUS316L。测试时，平板膜片固定于膜池中。膜池组件中，多个膜池之间的连接方式不受特别限制，例如可以是串联、并联或串并联结合。本文中，膜池的串联和并联具有本领域周知的含义。几个膜池串联通常是指前一膜池的浓水出口与后一膜池的进水口相连，即前一膜池排出的浓水作为后一膜池的进水。几个膜池(包括串联的膜池)并联通常是指几个膜池(串联的膜池中最前端的膜池)的进水来源相同。本文中，串联的一个或多个膜池称为一组串联的膜池，如无特别说明，一组膜池指一组串联的膜池。从保持各膜池压力一致和装卸方便考虑，1-3个膜池进行串联比较合适。若干组并联时，从便于装卸来考虑，膜池组的数量在3-12组比较合适。在一些实施方案中，本实用新型的膜片测试系统一共有12个膜池，两个一组串联，6组并联。

本实用新型的膜片测试系统包括压力调节阀，用来调节系统工作压力。压力调节阀优选为针型阀(针阀)。压力调节阀优选设置在与膜池组件的浓水出口相连的管道上。压力调节阀优选为电动阀或电磁阀，能够设定压力值，当压力检测值偏离设定压力值时，压力调节阀能够自动调节阀门的开度将压力调节至设定值。压力调节阀通常根据高压泵出口压力调节阀门的开度。本领域技术人员可以理解，当系统处于正常工况时，高压泵出口压力与膜池组件进水压力和浓水压力差别不大，因此，压力调节阀也可以根据膜池组件进水压力或浓水压力调节阀门的开度。在一些实施方案中，压力调节阀具有检测流经液体压力的功能，并根据自身检测到的压力值调节阀门的开度。在另一些实施方案中，压力调节阀具有接收系统中其他压力检测设备(例如泵后压力检测器、膜前压力检测器或膜后压力检测器)检测到的压力的功能，并根据其他压力检测设备检测到的压力值调节阀门的开度。在这些实施方案中，其他压力检测设备检测到的压力值可以直接传输给压力调节阀，也可以是先传输给控制单元、再由控制单元向压力调节阀传送动作指令。在一些实施方案中，压力调节阀(如针阀)设置于膜池组件浓水出口处的管道上，通过调节开度达到控制进膜压力的目的。

本实用新型的膜片测试系统可包括原水箱水质检测器、产水水质检测器和/或浓水水质检测器。本实用新型中，水质检测器是指可以检测水质参数(如pH值、电导率、TDS等)的检测设备，例如可以选自pH值检测器、电导率检测器、TDS检测器等。本实用新型中，各种检测器优选具有将检测结果传输给控制单元的功能，更优选具有将检测结果转换成标准信号后再传输给控制单元的功能，以供控制单元接收和处理。标准信号例如可以是4-20mA标准信号。本实用新型中，检测器可以包括传感器和任选的变送器。可以理解的是，当传感器自身具有将检测结果传输给控制单元的功能时，检测器可以不包含变送器。本实用新型中，水质检测器可以包括水质传感器(如pH值传感器、电导率传感器、TDS传感器等)和变送器。变送器能够将检测结果转换成标准信号。控制单元可以在收到水质检测器反馈的数据(如pH值、电导率、TDS值等)后，通过控制加药计量泵的启停来控制加药。本领域技术人员可以理解，本文中，设备名称前标注的“原水箱”、“进水”、“出水”、“产水”、“浓水”、“膜前”、“膜后”、“泵前”、“泵后”和类似的词汇本身对相应设备的结构没有限定作用，只是为了区分相应设备的位置或检测对象，例如原水箱水质检测器表示该水质检测器检测的是原水箱中液体或原水箱出水(两者在大多数情形下可以视为相同)的水质。本文中，产水、浓水具有本领域周知的含义。产水指进水通过滤膜后从膜池中流出的液体。浓水指进水进入膜池后未通过滤膜而从膜池中流出的液体。本领域技术人员可以理解，本文中，“水”通常与“料液”、“液体”具有相同的含义，例如原水箱出水是指从原水箱中排出的料液。适用于本实用新型的各种水质检测器均市售可得。

原水箱水质检测器可包括原水箱电导率检测器。原水箱电导率检测器量程优选涵盖0.1μs/cm-100ms/cm，精度优选为±0.20％。在一些实施方案中，控制单元根据原水箱电导率检测器检测到的电导率检测值和设定值，控制自动加药装置进行加药，使得原水箱中的液体或原水箱出水达到设定的电导率值。在一些实施方案中，原水箱电导率检测器在线检测原水箱中液体或原水箱出水的电导率、并将检测值输送至控制单元，当检测到电导率异常时，控制单元自动报警或执行保护性停机程序。当原水箱中盛装的是酸液或碱液时，相应的原水箱水质检测器优选包括原水箱pH值检测器。原水箱pH值检测器的量程优选涵盖0-14，精度优选为≤1％。在一些实施方案中，控制单元根据原水箱pH值检测器检测到的pH检测值和设定值，控制自动加药装置进行加药，使得原水箱中液体或原水箱出水达到设定的pH值。原水箱水质检测器也可以包括原水箱TDS检测器。在一些实施方案中，控制单元根据原水箱TDS检测器检测到的TDS检测值和设定值，控制自动加药装置进行加药，使得原水箱中的液体或原水箱出水达到设定的TDS值。

产水水质检测器可包括产水电导率检测器。产水电导率检测器的量程优选涵盖1μs/cm-2000μs/cm。产水水质检测器也可以包括产水TDS检测器。利用产水水质检测器检测到的产水电导率值和/或TDS值和原水箱水质检测器检测到的原水箱中液体或原水箱出水的电导率值和/或TDS值或设定的电导率值和/或TDS值，可以计算得到膜片的截留率。在一些实施方案中，产水水质检测器能够将检测结果传输给控制单元，控制单元可实时计算并记录膜片的截留率及其随时间的变化曲线。

本实用新型的膜片测试系统包括膜前压力检测器、膜后压力检测器、任选的泵前压力检测器和任选的泵后压力检测器。各压力检测器的量程优选涵盖0-400psi，精度优选为≤2％。膜前压力检测器和膜后压力检测器分别用于检测膜池组件进水和浓水的压力。本领域技术人员可以理解，当系统处于正常工作状态时，膜池组件进水和浓水的压力通常变化不大，膜池组件进水和浓水的压力可以视为系统工作压力。当膜池组件进水和浓水的压力差距较大、超过设定的阈值时，系统通常处于异常工况。膜前压力检测器和/或膜后压力检测器将检测到压力值传输给控制单元，控制单元比较压力检测值和设定值，当压力检测值不在设定范围内时，控制单元自动调节高压泵的运行转速，使得压力保持在设定范围内，或者控制单元执行保护性停机程序；当膜后压力检测器测得的压力值和膜后压力检测器测得的压力值之间的偏差超过设置值时，控制单元自动报警或执行保护性停机程序。

泵前压力检测器设置和泵后压力检测器分别用于检测高压泵进水压力和高压泵出水压力。泵前压力检测器将检测值输送至控制单元，当高压泵进水压力检测值不在设定范围内时(例如泵前负压说明供料不足)，控制单元执行保护性停机程序。泵后压力检测器将检测到的压力值传输给控制单元，当高压泵出水压力检测值超过系统最高工作压力时，控制单元执行保护性停机程序，可防止系统压力超过最高工作压力。本领域技术人员可以理解，当系统处于正常工况时，高压泵出口压力与膜池组件进水压力和浓水压力差别不大，因此，控制单元也可以通过比较膜前压力检测器或膜后压力检测器检测到的压力值与设定的最高工作压力值，判断是否执行保护性停机程序，防止系统压力超过最高工作压力。本实用新型中，各压力检测器优选具有将检测结果(优选转换成标准信号后)传输给控制单元的功能，以供控制单元接收和处理。本实用新型中，压力检测器优选可以输出4-20mA标准信号。本实用新型中，当同时设置泵后压力检测器和膜前压力检测器时，泵后压力检测器设置在更靠近高压泵的位置，膜前压力检测器设置在更靠近膜池组件的位置。

本实用新型的膜片测试系统还可包括浓水流量检测器和/或产水计量单元，分别用于检测浓水流量和产水流量。产水计量单元可以是产水流量检测器。浓水流量检测器和产水流量检测器例如可以是转子流量计。转子流量计的测量范围优选涵盖0-8L/min。本实用新型还提供一种产水计量单元，包括电子天平和虹吸溢流容器。电子天平可以自动计量膜片透析液的流量，测量范围优选涵盖0-5000g，最小可读精度优选不低于0.1g。虹吸溢流容器置于电子天平上，其结构不受特别限制，只要能够实现容器中的积水超过一定高度后能够自动排出即可，例如，虹吸溢流容器的底部有一出水口，与出水口连通的管道上弯一定的高度，使得容器中积水超过该高度时，液体会沿管道自动排出。在一些实施方案中，产水计量单元能够将检测结果传输给控制单元，控制单元可实时计算并记录膜片的通量及其随时间的变化曲线。

本实用新型的膜片测试系统还可包括原水箱液位检测器和/或原水箱温度检测器。原水箱温度检测器的温度表读数范围优选涵盖0-60℃。原水箱液位检测器设置在原水箱上、用于检测原水箱中液体的液位并将检测值输送至控制单元，当液位检测值低于设定值时，控制单元控制自动加药装置自动补料。原水箱温度检测器将检测值输送至控制单元，所述控制单元通过比较温度检测值与设定值，判断温度是否在正常范围内。本实用新型中，原水箱液位检测器和原水箱温度检测器优选具有将检测结果(优选转换成标准信号后)传输给控制单元的功能，以供控制单元接收和处理。本实用新型中，原水箱液位检测器和原水箱温度检测器优选可以输出4-20mA标准信号。

在一些实施方案中，原水箱具有浓水回流入口，所述与膜池组件的浓水出口相连的管道与所述原水箱的浓水回流入口相连。经膜片过滤后，浓水可回流至原水箱，以实现浓水的回收再利用。

本实用新型的膜片测试系统还可包括原水箱浓水回流切换阀、原水箱出水切换阀、原水箱排空阀、单向阀、进料阀和/或产水阀。原水箱浓水回流切换阀设置在连接膜池组件的浓水出口和原水箱的浓水回流入口的管道上。原水箱出水切换阀设置在连接原水箱的出水口和高压泵的管道上。原水箱排空阀设置在与原水箱底部连通的管道上、用于将原水箱中的液体排到系统外。单向阀设置在连接高压泵和膜池组件的进水口的管道上、防止液体倒流。进料阀设置在连接高压泵和膜池组件的进水口的管道上。产水阀设置在连接膜池组件的产水出口和产水计量单元的管道上。

本实用新型的膜片测试系统可采用自动和手动两种控制方式。本实用新型中，原水箱出水切换阀、原水箱排空阀、进料阀、产水阀、压力调节阀和浓水回流切换阀分别可以与控制单元相连或不与控制单元相连。例如，当阀门为手动阀时，通常不与控制单元相连；当阀门为电磁阀或电动阀时，可以与控制单元相连。本文中，阀门与控制单元相连是指阀门能够接受并执行控制单元的控制信号(动作指令)。

本实用新型中，控制单元是指能够接受检测器输出的检测信号、对检测信号进行运算并向动作原件输送动作指令(控制信号)的设备，例如可以是PLC。PLC不受特别限制，可以是各种市售的PLC，只要能够实现本实用新型的膜片测试系统所需的功能即可，例如PLC可以为SIEMENS S7-300型PLC控制单元，包括CPU中央处理器和输入输出扩展模块，控制方式采用PLC+触摸屏控制(测试数据可通过触摸屏进行历史记录保存并可通过以太网或RS485等标准协议上传至我方数据终端)，从而实现连续采集通量和截留率以及其随时间的衰减变化曲线。本实用新型中，控制单元优选可以接受和处理来自原水箱水质检测器、膜前压力检测器、膜后压力检测器、产水水质检测器、产水计量单元、泵前压力检测器、泵后压力检测器、原水箱液位检测器、原水箱温度检测器和/或浓水流量检测器的检测结果/信号。本实用新型中，控制单元优选可以向原水箱出水切换阀、原水箱排空阀、进料阀、产水阀、压力调节阀、原水箱浓水回流切换阀、自动加药装置和/或高压泵发送动作指令(控制信号)。

本实用新型中，控制单元、与控制单元连通的各检测设备以及与控制单元连通的各动作元件(包括阀门、自动加药装置和高压泵)构成了本实用新型的膜片测试系统的控制系统。本实用新型中，与控制单元连通是指能够向控制单元传输检测结果或能够接收并执行控制单元发送的动作指令。本实用新型的膜片测试系统的控制系统使得本实用新型的膜片测试系统能够实现自动测试，包括自动计算并记录膜片的通量和/或截留率及其随时间的变化情况、自动识别系统故障并执行报警和/或保护性停机程序、自动控制加药、自动调控系统工作压力、执行自动清洗程序、执行料液浓缩程序等。

在一些实施方案中，本实用新型的膜片测试系统的控制系统包括：

(1)现场数据采集系统：现场数据采集系统包括各检测设备，用以采集线程数据并提交给控制单元(例如PLC系统)；

(2)动作系统：动作系统包括各动作原件，动作原件包括各阀门、各自动加药装置和高压泵；各动作元件通过接受控制单元(例如PLC)或操作者下达的指令执行相应动作(包括泵的开关动作、阀门的开关动作、自动加药装置的加药动作)；当数据采集系统提交的采集值处于系统设定值之外时，系统可执行报警和/或停机保护程序；

(3)控制单元(例如PLC系统)：控制单元负责处理现场检测的数值，并与设定值进行比较与分析，并根据判断情况对动作原件发出控制指令。

在一些实施方案中，现场数据采集系统包括在线温度传感器。现场数据采集系统通过设置在原水箱的温度传感器，在线监测系统进料和/或出料的温度，并将检测值送往PLC系统；PLC系统通过比较检测值与设定值的差距，判断温度是否在正常范围内，温度信号由温度传感器输出。在线温度传感器可以是原水箱温度检测器。

在一些实施方案中，现场数据采集系统包括在线压力传感器。在线压力传感器可分别安装于膜池的进水口前和膜池的浓水出口处的管路上，以对膜系统的工作压力进行检测，并将数据送往PLC处理，任选地可在显示屏上显示，当膜前压力传感器检测到的压力值超过正常值时，PLC系统可自动调节高压泵的运行转速，以保持压力恒定；如手动控制，当压力范围超过设定值时，PLC系统可执行超限自动保护性停机程序。在线压力传感器可以是膜前压力检测器和膜后压力检测器。

在一些实施方案中，现场数据采集系统包括泵前压力检测器和泵后压力检测器。泵前压力检测器设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测高压泵进水压力并将检测值输送至控制单元，当高压泵进水压力检测值不在设定范围内时，控制单元执行保护性停机程序(泵前负压说明供料不足，系统停机)。泵后压力检测器设置在连接高压泵和膜池组件的管道上、测定高压泵出水的压力，并将检测到的压力值传输给控制单元，当高压泵出水压力检测值超过系统最高工作压力时，控制单元执行保护性停机程序，可防止系统压力超过最高工作压力。

在一些实施方案中，现场数据采集系统包括流量传感器，例如浓水流量传感器。膜片测试系统设计进料流量恒定，膜池的浓水出口处可设置流量传感器，PLC系统可根据设定的浓缩液(浓水)流量值(即浓缩倍数)，通过自动加药泵实现自动加药，从而保证出料浓缩达到预定的浓缩倍数。浓水流量传感器可以是浓水流量检测器。

在一些实施方案中，现场数据采集系统包括自动数据采集电子天平。因为膜片面积小，采用电子天平自动采集渗透液累积流量，通过虹吸溢流装置达到连续测试和采集通量及其随时间的衰减变化曲线的需求；再进一步结合产水水质检测器的检测结果，可以达到连续采集截留率及其随时间的衰减变化曲线的需求。

在一些实施方案中，现场数据采集系统包括pH传感器及任选的变送器。pH传感器可安装在与用于盛装清洗液(例如酸液/碱液)的原水箱相连的管道上，用于测定清洗液的pH值并反馈给PLC系统，PLC系统通过控制自动加药装置将清洗液调节至设定pH值。pH传感器及任选的变送器可以是pH检测器。

在一些实施方案中，现场数据采集系统包括电导率传感器及任选的变送器。电导率传感器可安装于进水及产水管路上，用于在线监测水质的电导率，当检测电导率异常时，说明水质异常、膜截留率存在问题，PLC系统可自动报警。电导率传感器及任选的变送器可以是电导率检测器。

在一些实施方案中，现场数据采集系统包括液位传感器。液位传感器可安装在原水箱上，用于监测原水箱中的液位，当原水箱中液位低于设定值时，PLC系统控制自动加药装置自动补料。液位传感器可以是液位检测器。

在一些实施方案中，本实用新型使用SIEMENS的PLC控制单元，包括CPU中央处理器和输入输出扩展模块。PLC用于接收、计算、汇总和发出控制信号，所有现场采集的数据信号均被送往PLC控制器，同样所有的控制参数设定和现场控制指令被送往PLC控制单元，并经PLC控制单元处理后发送至各控制点，并在显示屏上显示运行数据。同样所有的控制参数设定和现场控制指令亦通过相应接口输入后被送往PLC控制单元，并经PLC控制单元处理后发送至各控制点：泵电机及自动阀。

本实用新型的膜片测试系统的控制系统可以实现：1)对实验中压力、流量、温度等参数进行监控；2)系统运行过程中出现参数异常时，实时停机保护；3)具有自动及手动两种运行模式，可以通过加药泵实现自动进料、过滤；4)对系统设备硬件实行实时监控。

本实用新型的膜片测试系统的工艺包括料液浓缩、膜片测试、自动调节加药、CIP清洗等。本实用新型的膜片测试系统可实现以下功能：通过自动加药泵和电导率、pH传感实现控制料液浓缩操作和自动控制加药量；利用CIP(Clean In Place)在线清洗运行控制程序实现CIP清洗；自动柔性调节进料流量压力，保证流量稳定；进膜/进泵压力超压自动报警、超限自动保护性停机；温度安全报警；系统故障自动停机等。

本实用新型的膜片测试系统的安全措施包括：

1)泵前压力检测器和泵后压力检测器，用以监测高压泵组进出口的压力，进水口和出水口压力超限自动保护性停机(泵前负压说明供料不足，系统停机)；在一些实施方案中，高压泵包括变频器；根据控制单元(例如通过触摸屏)上设置的系统运行压力，变频器能够自动运算PID(比例积分微分，proportional-integral-derivative)调节，使得设定值与实际运行值±2psi；PID是广泛应用于工业过程控制方式；

2)在线压力传感器分别安装于膜池组件入口处和膜池组件浓水出口处的管路上，以对膜系统的工作压力进行检测，并将数据送往控制单元处理，当压力范围超过正常值时，控制单元会自动调节泵的运行转速，以保持压力恒定；如手动控制，当压力范围超过设定值时，超限自动保护性停机；

3)在产水端电子天平处设计虹吸溢流容器装置，从而达到不需人工操作干预，可以连续长时间自动测试膜片性能的目的。

使用本实用新型的膜片测试系统测试膜片的方法通常包括以下步骤：

(1)将待测试的膜片安装在膜池组件中，在控制单元上设定测试参数，向自动加药装置和/或原水箱中加入料液；和

(2)启动高压泵，料液流经膜池组件进行过滤，产水水质检测器检测膜池组件产水的水质参数，产水计量单元检测膜池组件的产水量，根据检测到的产水的水质参数和/或产水量计算膜片的透过率和/或通量；膜前压力检测器和膜后压力检测器分别检测膜池组件进水和浓水的压力并将检测结果传输给控制单元，当需要时，控制单元通过调节高压泵的转速控制系统工作压力或执行报警或停机程序；原水箱水质检测器检测原水箱中液体或原水箱出水的水质参数并将检测结果传输给控制单元，当需要时，控制单元控制自动加药装置向原水箱中加药。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型的膜片(例如抗污染平板反渗透膜片和纳滤膜片)自动表征测试系统，可以通过自动加药泵、虹吸溢流设计、控制单元(例如PLC控制系统)实现连续，在线自动采集测试电导率、温度、pH值等参数，在线自动测试膜片在不同环境下(例如不同浓度盐溶液、模拟污染液)的通量和截留率，还具备自动在线清洗功能。本实用新型的膜片测试系统可以节省人工测试和计算膜片通量和截留率的时间，实现自动化批量测试，提高抗污染膜片表征测试的效率。本实用新型的膜片测试系统具有自动及手动两种运行模式，可自动进料、过滤；可以对系统设备硬件实行实时监控；对实验中压力、流量、温度等参数进行监控；当系统运行过程中出现参数异常时，实时停机保护；系统设计进料流量恒定，浓水设置流量传感器，控制单元通过实验人员设定的浓缩液流量值(即浓缩倍数)，自动调节浓缩出口比例调节阀，从而保证出料浓缩达到预定的浓缩倍数。

下文将以具体实施例的方式描述本实用新型，其目的在于更好地理解本实用新型的内容。应理解，这些实施例仅仅是阐述性的，而非限制性的。实施例中所使用的原料、试剂和装置，除非另有说明，否则都是从市场上常规购得。实施例中所使用的实验方法和检测方法，若无特殊说明，均为常规方法。

实施例1

本实施例的膜片测试系统如图2所示。本实施例的膜片测试系统包括：第一原水箱1，第二原水箱2，第三原水箱3，第一原水箱液位检测器4，第一原水箱温度检测器5，第二原水箱液位检测器6，第二原水箱温度检测器7，第三原水箱液位检测器8，第三原水箱温度检测器9，第一原水箱电导率检测器10，第二原水箱电导率检测器11，第三原水箱电导率检测器12，第三原水箱pH值检测器13，第一原水箱出水切换阀14，第一原水箱排空阀15，第二原水箱出水切换阀16，第二原水箱排空阀17，第三原水箱出水切换阀18，第三原水箱排空阀19，第一过滤器20，第二过滤器21，第三过滤器22，高压泵23，单向阀24，进料阀25，膜前压力检测器26，膜池组件27，产水阀28，产水计量单元29，产水电导率检测器30，膜后压力检测器31，压力调节阀32，流量检测器33，第一原水箱浓水回流切换阀34，第二原水箱浓水回流切换阀35，第三原水箱浓水回流切换阀36，测控计算机37，第一自动加药装置38，第二自动加药装置39，和第三自动加药装置40。

本实施例中，第一原水箱液位检测器4和第一原水箱温度检测器5设置在第一原水箱1上。第一原水箱1底部的出水口与一管道相连，该管道的一端与高压泵23相连。在该管道与第一原水箱1的出水口连接的位置和高压泵23之间的管道上依次设置有第一原水箱出水切换阀14、第一原水箱电导率检测器10和第一过滤器20，该管道的另一方向上设置有第一原水箱排空阀15。第一原水箱1与第一自动加药装置38相连。第一原水箱1还与浓水回流管道相连，浓水回流管道与第一原水箱1相连的分支上设置有第一原水箱浓水回流切换阀34。第二原水箱液位检测器6和第二原水箱温度检测器7设置在第二原水箱2上。第二原水箱2底部的出水口与一管道相连，该管道的一端与高压泵23相连。在该管道与第二原水箱2的出水口连接的位置和高压泵23之间的管道上依次设置有第二原水箱出水切换阀16、第二原水箱电导率检测器11和第二过滤器21。该管道的另一方向上设置有第二原水箱排空阀17。第二原水箱2与第二自动加药装置39相连。第二原水箱2还与浓水回流管道相连，浓水回流管道与第二原水箱2相连的分支上设置有第二原水箱浓水回流切换阀35。第三原水箱液位检测器8和第三原水箱温度检测器9设置在第三原水箱3上。第三原水箱3底部的出水口与一管道相连。该管道的一端与高压泵23相连，在该管道与第三原水箱3的出水口连接的位置和高压泵23之间的管道上依次设置有第三原水箱出水切换阀18、第三原水箱电导率检测器12、第三原水箱pH值检测器13和第三过滤器22。该管道的另一方向上设置有第三原水箱排空阀19。第三原水箱3与第三自动加药装置40相连。第三原水箱3还与浓水回流管道相连，浓水回流管道与第三原水箱3相连的分支上设置有第三原水箱浓水回流切换阀36。

本实施例中，与三个原水箱的出水口相连的三条管道在经过设置在各条管道上的过滤器之后，合并为一条管道，再与高压泵23连接。高压泵23之后的管道上依次设置有单向阀24、进料阀25和膜前压力检测器26，最终与膜池组件27的进水口相连。与膜池组件27的产水总出口相连的管道上沿产水排出的方向上依次设置有产水阀28和产水电导率检测器30，最终将产水输入产水计量单元29。与膜池组件27的浓水总出口相连的管道上盐浓水排出的方向上依次设置有膜后压力检测器31、压力调节阀32和流量检测器33。该管道最终通过三个分支与第一原水箱1、第二原水箱2和第三原水箱3相连，使浓水回流至原水箱中。

本实施例的膜片测试系统包括三个原水箱：第一原水箱1，第二原水箱2和第三原水箱3，分别用于盛装盐溶液(如NaCl溶液)、污染液、以及酸液或者碱液。三个原水箱为三套60升锥底不锈钢316L夹套水箱，带顶搅拌和保温功能，能够通过水浴槽控温在10-60℃。

本实施例的膜片测试系统的三个原水箱各自配有一套自动加药装置(第一自动加药装置38，第二自动加药装置39和第三自动加药装置40)。自动加药装置包含计量泵(未示出)，通过计量泵向三个夹套原水箱分别投加盐溶液、含模拟膜污染有机物的污染液以及酸液或碱液。

第一原水箱1和第二原水箱2各自配有电导率检测器(第一原水箱电导率检测器10和第二原水箱电导率检测器11)，分别通过监测水箱里盐溶液和污染液的电导率，自动控制加药量。第一原水箱电导率检测器10和第二原水箱电导率检测器11包括电导率仪和变送器，量程为0.1us/cm-100ms/cm，精度±0.20％。

第三原水箱3配有电导率检测器(第三原水箱电导率检测器12)和pH值检测器(第三原水箱pH值检测器13)，通过监测水箱里酸液或碱液的电导率和pH值来自动控制加药量。第三原水箱电导率检测器12包括电导率仪和变送器，量程为0.1us/cm-100ms/cm，精度±0.20％。第三原水箱pH值检测器13包活pH探头和变送器，量程为0-14，精度≤1％。

药水浓度参数检测仪器(如pH值检测器、电导率检测器等)监测到的数据被传输至PLC系统(安装在测控计算机37上)；PLC系统根据接收到的数据和事先编辑的程序判断是否需要进行加药以及计算加药量，并将指令传输给自动加药装置；自动加药装置根据PLC的指令通过控制加药计量泵的启停来控制加药。

三个原水箱还各自配有液位检测器(第一原水箱液位检测器4、第二原水箱液位检测器6和第三原水箱液位检测器8)和温度检测器(第一原水箱温度检测器5、第二原水箱温度检测器7和第三原水箱温度检测器9)，用于检测和显示原水箱中液体的液位和温度。温度表读数范围为0-60℃。

为防止膜片在运行过程中被料液中的固体颗粒损害，本实施例的膜片测试系统在原水箱(第一原水箱1、第二原水箱2和第三原水箱3)和高压泵23之间设置有过滤精密度为30微米的Y型过滤器(第一过滤器20、第二过滤器21和第三过滤器22)，其作用是截留和防止大于30微米的颗粒进入膜池。大于50微米的颗粒经高压泵加压后对膜表面形成擦伤，造成漏盐的情况，同时可能会损伤高压泵。

膜片测试系统的高压泵主要是为反渗透(RO)提供工作压力，使得反渗透得以进行。本实施例中，高压泵23为多级离心泵，材质为不锈钢SUS316L，最大流量为80LPM，满足每组膜池进料流速(串联的两个膜池中前一个膜池的进料流速)≥6L/min，最大扬程为269米。高压泵前后设置压力检测器(未示出)，泵前压力开关可防止高压泵缺水空转，泵后压力开关可防止系统压力超过20bar。

本实施例中，膜池组件27包含12个膜池(材质为不锈钢SUS316L)。每两个膜池串联成一组串联的膜池(前一个膜池的浓水出口与后一个膜池的进液口相连)，6组两两串联的膜池并联成膜池组件27。可以理解的是，膜池组件中膜池的数量和连接方式不限于本实施例描述的情形，例如膜池可以是一个或多个，膜池之间可以是全部并联，或全部串联，或以串并联相结合的方式连接。本实施例的膜池组件27的6组膜池排出的浓水汇集于一条管道中进行后续的检测和回流，12个膜池的产水汇集于另一条管道中进行后续检测。本实施例中，如无特别指明，膜池/膜池组件的浓水出口是指膜池组件的浓水汇集后的总出口，膜池/膜池组件的产水出口是指膜池组件的产水汇集后的总出口。可以理解的是，膜池组件中各膜池排出的浓水和产水的收集方式不限于本实施例描述的情形，例如各膜池或各组串联的膜池排出的浓水可以各自进入独立的管道中进行后续的检测和回流，各膜池的产水可以各自进入独立的管道中进行后续的检测。测试时，平板膜片固定于膜池中。

本实施例的膜片测试系统还包括膜前压力检测器26和膜后压力检测器31，用于检测和显示进出膜压力。膜前压力检测器26和膜后压力检测器31的压力表量程为0-400psi，精度为≤2％。工作压力由设置于浓水出口的针型阀(压力调节阀32)来控制，通过调节针型阀的开度达到控制进膜压力的目的。本实施例中，每组膜片(一个膜池中安装的一套膜片)最高测试压力为2MPa，系统最高操作压力为20bar。

本实施例的膜片测试系统还包括流量检测器33，用于检测和显示浓水流量。流量检测器33为转子流量计，测量范围为0-8L/min。本实施例的膜片测试系统还包括产水计量单元29和产水电导率检测器30。产水计量单元29如图6所示，包括电子天平42和虹吸溢流容器41。电子天平42可自动计量膜片透析液(产水)的流量，测量范围为0-5000g，最小可读精度为0.1g。虹吸溢流容器41的底部有一出水口，与出水口连通的管道在上弯一定的高度，使得容器中积水超过该高度时，液体会沿管道自动排出。虹吸溢流容器不限于图6中所示的结构，只要能够实现容器中的积水超过一定高度后能够自动排出即可。产水电导率检测器30包括电导率仪及变送器，量程为1-2000us/cm。

本实施例中，测控计算机37上安装有PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)系统，测控计算机37与膜片测试系统中的各检测器(包括第一原水箱液位检测器4、第一原水箱温度检测器5、第二原水箱液位检测器6、第二原水箱温度检测器7、第三原水箱液位检测器8、第三原水箱温度检测器9、第一原水箱电导率检测器10、第二原水箱电导率检测器11、第三原水箱电导率检测器12、第三原水箱pH值检测器13、膜前压力检测器26、电子天平42、产水电导率检测器30、膜后压力检测器31、流量检测器33)、各阀门(包括第一原水箱出水切换阀14、第一原水箱排空阀15、第二原水箱出水切换阀16、第二原水箱排空阀17、第三原水箱出水切换阀18、第三原水箱排空阀19、进料阀25、产水阀28、压力调节阀32、第一原水箱浓水回流切换阀34，第二原水箱浓水回流切换阀35、第三原水箱浓水回流切换阀36)、各自动加药装置(包括第一自动加药装置38、第二自动加药装置39和第三自动加药装置40)和高压泵23相连。

本实施例的膜片测试系统可采用自动和手动两种运行方式。本实施例的膜片测试系统通过控制系统可实现自动运行。本实施例的膜片测试系统的控制系统包括：

(1)现场数据采集系统：数据采集系统包括各检测器(包括第一原水箱液位检测器4、第一原水箱温度检测器5、第二原水箱液位检测器6、第二原水箱温度检测器7、第三原水箱液位检测器8、第三原水箱温度检测器9、第一原水箱电导率检测器10、第二原水箱电导率检测器11、第三原水箱电导率检测器12、第三原水箱pH值检测器13、膜前压力检测器26、电子天平42、产水电导率检测器30、膜后压力检测器31、流量检测器33)，用以采集线程数据并提交给PLC系统；

(2)动作系统：动作系统包括各动作原件，动作原件包括各阀门(包括第一原水箱出水切换阀14、第一原水箱排空阀15、第二原水箱出水切换阀16、第二原水箱排空阀17、第三原水箱出水切换阀18、第三原水箱排空阀19、进料阀25、产水阀28、压力调节阀32、第一原水箱浓水回流切换阀34、第二原水箱浓水回流切换阀35、第三原水箱浓水回流切换阀36)、各自动加药装置(包括第一自动加药装置38、第二自动加药装置39和第三自动加药装置40)和高压泵23；各动作元件通过接受PLC或操作者下达的指令执行相应动作(包括泵的开关动作、阀门的开关动作)；当数据采集系统提交的采集值处于系统设定值之外时，系统将执行报警，并停机保护；

(3)PLC系统：PLC系统负责处理现场检测的数值，并与设定值进行比较与分析，并根据判断情况对动作原件发出控制指令。本实施例的膜片测试系统的PLC系统采用1套SIEMENS S7-300型PLC控制单元，包括CPU中央处理器和输入输出扩展模块，控制方式采用PLC+触摸屏控制(测试数据可通过触摸屏进行历史记录保存并可通过以太网或RS485等标准协议上传至我方数据终端)，从而实现连续采集通量和截留率以及其随时间的衰减变化曲线。

本实施例的膜片测试系统的控制系统可以实现：1)对实验中压力、流量、温度等参数进行监控；2)系统运行过程中出现参数异常时，实时停机保护；3)具有自动及手动两种运行模式，可以通过加药泵实现自动进料；4)对系统设备硬件实行实时监控。

本实施例的膜片测试系统的PLC系统包括以下应用程序：通过自动加药泵和电导率、pH传感实现控制料液浓缩操作和自动控制加药量的程序；CIP(Clean In Place)在线清洗运行控制程序；进料流量压力自动柔性调节程序，保证流量稳定；进膜/进泵压力超压自动报警、超限自动保护性停机程序；温度安全报警程序；系统故障自动停机程序；以及任选的根据现场操作需要或用户要求而编制的其他控制程序等。

实施例2

本实施例的膜片测试系统如图2所示。本实施例的膜片测试系统具有实施例2的膜片测试系统的所有特征。

在实施例1的膜片系统的基础上，本实施例的膜片测试系统的现场数据采集系统包括：A、在线温度传感器(第一原水箱温度检测器5、第二原水箱温度检测器7、第三原水箱温度检测器9)：现场数据采集系统通过设置在原水箱的温度传感器，在线监测系统进料及出料的温度，并将检测值送往PLC系统；PLC系统通过比较检测值与设定值的差距，判断温度是否在正常范围内，温度信号由温度传感器输出；

B、在线压力传感器(膜前压力检测器26、膜后压力检测器31)：在线压力传感器分别安装于膜池的进水口前和膜池的浓水出口处的管路上，以对膜系统的工作压力进行检测，并将数据送往PLC处理，同时在显示屏上显示，当膜前压力检测器检测到的压力值超过正常值时，PLC系统会自动调节高压泵23的运行转速，以保持压力恒定；如手动控制，当压力范围超过设定值时，PLC系统会执行超限自动保护性停机程序；

C、泵前压力检测器和泵后压力检测器(未示出)：泵前压力检测器设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测高压泵进水压力并将检测值输送至控制单元，当高压泵进水压力检测值不在设定范围内时，控制单元执行保护性停机程序(泵前负压说明供料不足，系统停机)；泵后压力检测器设置在连接高压泵和膜池组件的管道上、测定高压泵出水的压力，并将检测到的压力值传输给控制单元，当高压泵出水压力检测值超过系统最高工作压力时，控制单元执行保护性停机程序，可防止系统压力超过最高工作压力；

D、流量传感器(流量检测器33)：膜片测试系统设计进料流量恒定，膜池的浓水出口处设置流量传感器，PLC系统根据设定的浓缩液(浓水)流量值(即浓缩倍数)，通过自动加药泵(设置于第一自动加药装置38，第二自动加药装置39，和第三自动加药装置40)实现自动加药，从而保证出料浓缩达到预定的浓缩倍数；

E、自动数据采集电子天平(电子天平42)：因为膜片面积小，采用电子天平42自动采集渗透液累积流量，通过虹吸溢流装置(虹吸溢流容器41)达到连续测试和采集通量及其随时间的衰减变化曲线的需求；进一步结合产水电导率检测器30的检测结果，达到连续采集截留率及其随时间的衰减变化曲线的需求；

F、pH传感器及变送器(第三原水箱pH值检测器13)：pH传感器安装在与酸/碱洗料液罐(第三原水箱3)相连的管道上，用于测定清洗液的pH值并反馈给PLC系统，PLC系统通过控制第三自动加药装置40将清洗液调节至设定pH值；

G、电导率传感器及变送器(第一原水箱电导率检测器10、第二原水箱电导率检测器11、第三原水箱电导率检测器12、产水电导率检测器30)：电导率传感器安装于进水及产水管路上，用于在线监测水质的电导率，当检测电导率异常时，说明水质异常、膜截留率存在问题，PLC系统会自动报警；

H、液位传感器(第一原水箱液位检测器4、第二原水箱液位检测器6、第三原水箱液位检测器8)：液位传感器安装在原水箱上，用于监测原水箱中的液位，当原水箱中液位低于设定值时，PLC系统控制自动加药装置自动补料。

为保证所有数据的处理标准化，本实施例的膜片测试系统所有配备的模拟量在线传感器均(上述传感器A-H)可输出4-20mA标准信号，便于PLC系统接收和处理。

Claims (6)

1.一种膜片测试系统，其特征在于，所述膜片测试系统包括原水箱、原水箱水质检测器、高压泵、膜前压力检测器、膜池组件、膜后压力检测器、压力调节阀、产水水质检测器、产水计量单元、自动加药装置和控制单元；

其中，所述原水箱具有出水口和自动加药口，所述膜池组件具有进水口、浓水出口和产水出口；所述膜片测试系统还包括连接原水箱的出水口和高压泵的管道、连接高压泵和膜池组件的进水口的管道、与膜池组件的浓水出口相连的管道和连接膜池组件的产水出口和产水计量单元的管道；

所述原水箱水质检测器用于检测原水箱中液体或原水箱出水的水质参数并将检测结果传输给控制单元；

所述高压泵的最大扬程≥300m；

所述膜前压力检测器用于检测膜池组件进水的压力并将检测结果传输给控制单元；

所述膜后压力检测器用于检测膜池组件浓水的压力并将检测结果传输给控制单元；

所述压力调节阀用于调节膜池组件的工作压力；

所述产水水质检测器用于检测膜池组件产水的水质参数；

所述产水计量单元用于检测膜池组件的产水量；

所述自动加药装置用于向原水箱中加药；

所述控制单元用于接收原水箱水质检测器、膜前压力检测器和膜后压力检测器的检测结果以及向高压泵和自动加药装置输送动作指令；

所述原水箱水质检测器设置在原水箱上或设置在连接原水箱和高压泵的管道上；

所述膜前压力检测器设置在连接高压泵和膜池组件的进水口的管道上；

所述膜后压力检测器设置在与膜池组件的浓水出口相连的管道上；

所述压力调节阀设置在与膜池组件的浓水出口相连的管道上；

所述产水水质检测器设置在连接膜池组件的产水出口和产水计量单元的管道上；

所述自动加药装置与原水箱的自动加药口相连；

所述控制单元包含可编程逻辑控制器；

所述自动加药装置包含计量泵；

所述产水计量单元包含电子天平和虹吸溢流容器；

所述原水箱具有浓水回流入口，膜池组件的浓水出口与所述原水箱的浓水回流入口使用管道相连；

所述原水箱为锥底不锈钢夹套水箱；

所述原水箱具有搅拌和保温功能；

所述原水箱水质检测器包括电导率检测器、pH值检测器、TDS检测器中的一种或多种；

所述高压泵为不锈钢多级离心泵；

所述膜片测试系统包括泵前压力检测器和/或泵后压力检测器，所述泵前压力检测器设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测高压泵进水压力，所述泵后压力检测器设置在连接高压泵和膜池组件的管道上、用于检测高压泵出水压力；

所述膜前压力检测器和/或膜后压力检测器的量程涵盖0-400psi，精度为≤2％；

所述压力调节阀为针型阀；

所述压力调节阀为电动阀或电磁阀，能够自动调节阀门的开度将压力调节至设定值；

所述膜池组件包含两个或两个以上的以串联或并联或串并联结合的方式相互连接的膜池；

所述产水水质检测器包括电导率检测器、pH值检测器、TDS检测器中的一种或多种；

所述原水箱水质检测器包括量程涵盖0.1μs/cm-100ms/cm、精度为±0.20％的电导率检测器；所述原水箱水质检测器包括量程涵盖0-14、精度为≤1％的pH值检测器；

所述产水水质检测器包括量程涵盖1μs/cm-2000μs/cm的电导率检测器；

所述产水水质检测器包括量程涵盖0-14、精度≤1％的PH值检测器；

所述控制单元包含可编程逻辑控制器,所述可编程逻辑控制器包括中央处理器和输入输出扩展模块；

所述虹吸溢流容器具有位于容器底部的出水口和与该出水口相连的管道，此管道上弯一定的高度，使得容器中液体的液面超过该高度时，液体沿管道自动排出；

所述电子天平的测量范围涵盖0-5000g，最小可读精度不低于0.1g。

2.如权利要求1所述的膜片测试系统，其特征在于，所述膜片测试系统还包括原水箱浓水回流切换阀、原水箱液位检测器、原水箱温度检测器、浓水流量检测器、过滤器、原水箱出水切换阀、原水箱排空阀、单向阀、进料阀和/或产水阀；

其中，所述原水箱浓水回流切换阀设置在连接膜池组件的浓水出口和原水箱的浓水回流入口的管道上；

所述原水箱液位检测器设置在原水箱上、用于检测原水箱中液体的液位；

所述原水箱温度检测器设置在原水箱上、用于检测原水箱中液体的温度，或设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测原水箱出水的温度；

所述浓水流量检测器设置在与膜池组件的浓水出口相连的管道上、用于检测膜池组件浓水的流量；

所述过滤器设置在连接原水箱的出水口和高压泵的管道上；

所述原水箱出水切换阀设置在连接原水箱的出水口和高压泵的管道上；

所述原水箱排空阀设置在与原水箱底部连通的管道上；

所述单向阀设置在连接高压泵和膜池组件的进水口的管道上；

所述进料阀设置在连接高压泵和膜池组件的进水口的管道上；

所述产水阀设置在连接膜池组件的产水出口和产水计量单元的管道上；

所述pH值检测器包含pH值传感器和变送器；

所述pH值检测器的量程为0-14，精度为≤1％；

所述原水箱温度检测器的读数范围为0-60℃；

所述过滤器为Y型过滤器；

所述过滤器的过滤精密度为≤30μm；

所述浓水流量检测器的测量范围涵盖0-8L/min。

3.如权利要求2所述的膜片测试系统，其特征在于，所述原水箱水质检测器、膜前压力检测器、膜后压力检测器、产水水质检测器、产水计量单元、泵前压力检测器、泵后压力检测器、原水箱液位检测器、原水箱温度检测器和/或浓水流量检测器可输出4-20mA标准信号。

4.如权利要求2所述的膜片测试系统，其特征在于，所述原水箱水质检测器、膜前压力检测器、膜后压力检测器、产水水质检测器、产水计量单元、泵前压力检测器、泵后压力检测器、原水箱液位检测器、原水箱温度检测器和/或浓水流量检测器能够将检测结果传输给控制单元。

5.如权利要求2所述的膜片测试系统，其特征在于，所述原水箱出水切换阀、原水箱排空阀、进料阀、产水阀、压力调节阀、原水箱浓水回流切换阀、自动加药装置和/或高压泵能够接收并执行控制单元输送的动作指令。

6.如权利要求2所述的膜片测试系统，其特征在于，所述膜片测试系统具有以下一项或多项特征：

(1)所述膜片测试系统包括原水箱温度检测器，所述原水箱温度检测器设置在原水箱上、用于检测原水箱中液体的温度，或设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测原水箱出水的温度，所述原水箱温度检测器将检测值输送至控制单元，所述控制单元通过比较温度检测值与设定值，判断温度是否在正常范围内；

(2)所述膜前压力检测器和/或膜后压力检测器用于检测膜片测试系统的工作压力并将检测值输送至控制单元，当压力检测值不在设定范围内时，控制单元自动调节高压泵的运行转速，使得压力保持在设定范围内，或者控制单元执行保护性停机程序；

(3)所述膜片测试系统包括泵前压力检测器，所述泵前压力检测器设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测高压泵进水压力并将检测值输送至控制单元，当高压泵进水压力检测值不在设定范围内时，控制单元执行保护性停机程序；

(4)所述膜片测试系统包括浓水流量检测器，所述浓水流量检测器设置在与膜池组件的浓水出口相连的管道上、用于检测膜池组件浓水的流量并将检测值输送至控制单元，控制单元根据浓水流量的检测值和设定值，控制自动加药装置进行加药，使得浓水达到设定的浓缩倍数；

(5)所述产水计量单元包含电子天平和虹吸溢流容器，所述电子天平自动采集产水累积流量数据；

(6)所述膜片测试系统包括原水箱pH值检测器，所述原水箱pH值检测器设置在原水箱上、用于检测原水箱中液体的pH值并将检测结果传输给控制单元，或设置在连接原水箱和高压泵的管道上、用于检测原水箱中出水的pH值并将检测结果传输给控制单元，控制单元根据pH值的检测值和设定值，控制自动加药装置进行加药，使得原水箱中的液体达到设定的pH值；

(7)所述膜片测试系统包括原水箱电导率检测器，所述原水箱电导率检测器设置在原水箱上或设置在连接原水箱和高压泵的管道上，原水箱电导率检测器在线检测原水箱中液体或原水箱出水的电导率、并将检测值输送至控制单元，当检测到电导率异常时，控制单元自动报警或执行保护性停机程序；

(8)所述膜片测试系统包括产水电导率检测器，所述产水电导率检测器设置在连接膜池组件的产水出口和产水计量单元的管道上，产水电导率检测器在线检测膜池组件产水的电导率、并将检测值输送至控制单元，当检测到电导率异常时，控制单元自动报警或执行保护性停机程序；

(9)所述膜片测试系统包括原水箱液位检测器，所述原水箱液位检测器设置在原水箱上、用于检测原水箱中液体的液位并将检测值输送至控制单元，当液位检测值低于设定值时，控制单元控制自动加药装置自动补料。

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