专利名称：薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种针对过滤系统中所生成的滤饼(cake)成长的滤饼厚度量测装 置，特别是涉及一种利用光感测装置配合驱动装置应用于过滤系统中以达到可即时原位 (in situ)量测滤饼成长厚度的装置，即薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置。
背景技术：
在过滤程序中，当泥浆(slurry)中的固体成分直径较过滤薄膜(filtermedium) 的孔洞直径为大时，则过滤循环数次后，在过滤薄膜表面即有一层滤饼(cake)逐渐生成， 其厚度会随着时间而增加。滤饼越厚，泥浆过滤的阻碍越大而使滤速越慢。故需将过滤薄 膜上的滤饼移除，然而通常难以完全移除所有滤饼，仍有一部份残留在过滤薄膜上。倘若继 续使用前述的过滤薄膜再进行过滤程序，所生成的滤饼厚度分布差异将会持续增大，这将 使得泥浆的流动状态变得不稳定，而黏度、孔隙度等滤饼的物性也变得更不均勻，因此，如 果能够量测此时过滤薄膜表面的滤饼厚度分布以了解其物性，即可在量测至一定滤饼厚度 时即进行逆洗程序，以增进过滤的效率。而在废气过滤、泥浆过滤或是精密陶瓷工业等领域 上，如此针对滤饼厚度分布的量测方法更显得重要。目前已知测量滤饼厚度技术大致上可分为两类(1)破坏性测量方法从过滤薄 膜上取出滤饼，加工之使易于测量，亦即破坏滤饼原先结构、无法立即测得过滤程序进行当 时滤饼厚度的方法；( 非破坏性测量方法直接量测在过滤程序中形成的滤饼厚度，不干 扰滤饼的形成，不破坏滤饼的结构，亦即表示过滤程序进行当时滤饼的真实厚度。破坏性测量包括烘干秤重、冷冻切片和滤饼重建等方式。有文献揭露在滤饼上选 取数点，分析由细胞形成的滤饼内蛋白质成分，以估计每单位滤饼体积的细胞数，事先设定 细胞的形状与孔隙度值以计算滤饼厚度，再以显微镜微观扫描Yeast和细胞来证实这个测 量方法，但并未报告其比较结果，此法相当复杂且易产生误差(RiesmeienB. ,K. H. Kroner, andM. R. Kula，Studies on secondarylayer formation and itscharacterization duringcross-flow filtration of microbial cells，J. Membr. Sci.，Vol. 34, pp. 245, 1987)。也有冷冻切片法的研究文献则将滤饼冷冻后用显微镜观察滤饼的厚度及孔 隙 度(Schmidt, Ε. andF. Loffeler, Preparation of dust cakes for microscopic examination, PowderTechnol.，Vol. 60，pp. 173，1990)。此外，还有文献提出一种测量滤 饼厚度、孔隙度的破坏性量测方法，取出在管状滤材上形成的滤饼固体成分，以表面过滤方 式(恒压过滤)在同样操作条件下重制滤饼，测量其厚度以作为管状过滤薄膜内的滤饼厚 度(Vyas, H. K. , A. J. Mawson, R. J. Bennett, A. D. Marshall, A new method forestimating cake heightand porosity duringcrossflow filtration of particulate suspensions, J. Membr. Sci. Vol. 176，pp. 113-119,2000)。而非破坏性测量方法目前也已发展出许多种，多为利用发射光波、声波等，藉由反 射波的强弱定义滤饼的物理性质。公元1973年美国专利第3，748，263号揭露出一种沉降 槽内滤器(即过滤室)的滤饼厚度测量方法，为将过滤板垂直重叠放置，流入的泥浆分为滤饼及滤液，滤饼在过滤板表面形成，滤液则由支流流至收集槽，当滤饼厚度达到预定的最 大限制时，它会使流经滤器的水道阻塞，而由滤器支流流出的滤液透过玻璃观察为澄清的， 这表示沉降槽内滤器的滤饼厚度已达已知的、设定的最大厚度。而公元1974年美国专利 第3，815，745号则为描述一种测量滤器内滤饼的厚度、洗涤程度和干燥程度的仪器，将滤 液、洗涤液和干燥气体由歧管导入滤器，其中包含一个探测元件置于歧管与滤器入口之间， 而另一个探测元件放置在滤器中，藉由两个探测元件信号的差异来测量滤饼厚度，而洗涤 程度和干燥程度亦以相似的方法测量，用以控制滤饼的厚度、洗涤程度和干燥程度。另外， 在公元1985年美国专利4，548，080号则显示出一种用来模拟掘井时流体动态的仪器，提供 一探测元件包含有超声波装置，可发送和接收超声波，该探测元件呈长杆状，隔一段距离包 围着多孔性圆柱形套子，由污泥构成的滤饼在多孔性圆柱套子内侧形成，该探测元件可向 外放射出超声波，当超声波打到滤饼表面会再反射至探测元件，这间隔的时间由接收器纪 录下来，藉此测量出污泥的滤饼厚度，再藉以维持流经滤饼的流速。另外有文献提出一种 方法，利用流苏状光束投射器在滤饼上移动其光束，配合CCD数字摄影机纪录在投射点垂 直轴与过滤薄膜、滤饼表面的交点对光束投射器的角度差，以此计算滤饼的表面高度分布， # Efellifft (Dittler, Α. ，B. Gutmann, R. Lichtenberger, H. Weberand
G. Kasper, Opticalinsitu measurment of dust cakethicknessdistributions on rigid filter media forgascleaning, PowderTechnology, Vol,99, pp, 177-184,1998)。再则，亦 有文献揭露一种量测方法，藉超声波的发散及反射原理量测其中间隔的时间再经由换算后 得到精密陶瓷制程中滤饼的厚度，然此法会干扰滤饼的形成或破坏滤饼的结构(Hutchins， D.A.and H. D.Mair, Ultrasonic monitoring of siip-castceramics, J.Materials science Letters，Vol. 8，pp.1185，1989)。以破坏性测量法量测滤饼厚度无法得知过滤程序进行当时的滤饼厚度，所以不能 即时对滤器做调整，而且在烘干、冷冻和重建滤饼时会改变滤饼原有的结构。另一方面，使 用前述的非破坏性滤饼厚度测量方法又有仪器昂贵、测量后换算复杂、耗时又易产生实验 或计算误差、发射至滤饼的波长会破坏滤饼形成过程或形成结构等问题。鉴于上述的发明背景中，为了符合产业上的要求，本发明提供一种薄膜过滤程序 的线上侦测与分析装置。由此可见，上述现有的薄膜过滤装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷， 而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之 道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上 述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的薄膜过滤程序的 线上侦测与分析装置，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的薄膜过滤装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制 造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种 新型的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，能够改进一般现有的薄膜过滤装置，使其更 具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用 价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的薄膜过滤装置存在的缺陷，而提供一种新型 的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，所要解决的技术问题是使其可即时量测滤饼形成 厚度，且不会造成破坏滤饼结构的侦测与分析装置，非常适于实用。本发明的另一目的在于，提供一种新型结构的新型的薄膜过滤程序的线上侦测与 分析装置，所要解决的技术问题是使其应用原位(in situ)测量的光学技术，其价格便宜， 易于安装且准确度高，从而更加适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出 的一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，使用于一过滤系统中，该过滤系统具有一过 滤装置、一过滤薄膜以及一被滤物，该过滤装置执行一过滤程序而于该过滤薄膜上具有一 滤饼的沉积厚度变化，其中该侦测与分析装置包含一光感测装置，该光感测装置包含多个感测元件线型排列成一第一序列，该光感 测装置用以测量该过滤薄膜于一线型位置上滤饼厚度变化的一信号资讯；一驱动装置，用以驱动该光感测装置于该滤饼上方进行与该过滤薄膜平行的相对 移动，以便于该光感测装置测量该过滤薄膜于至少一局部平面上滤饼厚度变化；以及一资讯处理装置，连接于该光感测装置，用以连续地处理分析该光感测装置所感 测到的该信号资讯，进而即时推估出在该过滤程序中，该过滤薄膜于至少一局部平面上滤 饼厚度的变化。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其中所述的光感测装置更包含至少 一第二序列，该第二序列由多个感测元件线型排列而成，该第一序列与该第二序列间相互 平行，且该第一序列中多个感测元件与该第二序列多个感测元件交错排列。前述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其中所述的光感测装置中各个感测 元件彼此间的距离大于或等于30mm。前述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其中所述的感测元件包含一光发射 单元及一光接受单元，该光发射单元发射一光波，该光波接触该滤饼反射产生一反射光波， 该光接受单元接受该反射光波。前述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其中所述的光发射单元为发光二极 体(LED)，该光接受单元为光电晶体，该光波为红外光。前述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其中所述的光感测装置可藉由一类 比数字转换器(AD/DA converter)将该信号资讯转化成可供该资讯处理系统分析的数值。前述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其中所述的过滤系统为一薄膜生物 反应器，该薄膜生物反应器具有多个相互平行的过滤板，每一个过滤板藉由至少一个该过 滤薄膜包覆，该薄膜生物反应器执行该过滤程序而于每一该过滤薄膜上具有一滤饼的沉积 厚度变化。前述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其中所述的驱动装置除了用以驱动 该光感测装置于该滤饼上方进行与该过滤薄膜平行的相对移动，并且驱动该光感测装置于 多个相互平行的该过滤板之间移动。前述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其中所述的光感测装置所含感测元件为双面排列，用以同时量测相邻过滤板上的滤饼厚度。前述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其中所述的光感测装置于多个相互 平行的该过滤板之间移动方式为连续S形。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目 的，本发明提供了一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，使用于一过滤系统中，过滤系 统具有一过滤装置、一过滤薄膜以及一被滤物，过滤装置执行一过滤程序而于过滤薄膜上 具有一滤饼的沉积厚度变化，其中侦测与分析装置包含一光感测装置，光感测装置包含多 个感测元件线型排列成一第一序列，光感测装置用以测量过滤薄膜于一线型位置上滤饼厚 度变化的一信号资讯；一驱动装置，用以驱动光感测装置于滤饼上方进行与过滤薄膜平行 的相对移动，以便于光感测装置测量过滤薄膜于至少一局部平面上滤饼厚度变化；以及一 资讯处理装置，连接于光感测装置，用以连续地处理分析光感测装置所感测到的信号资讯， 进而即时推估出在过滤程序中，过滤薄膜于至少一局部平面上滤饼厚度的变化。本发明揭露一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，使用于一薄膜生物反应器 中，薄膜生物反应器具有多个相互平行的过滤板以及一被滤物，每一个过滤板藉由至少一 过滤薄膜包覆，薄膜生物反应器执行一过滤程序而于每一过滤薄膜上具有一滤饼的沉积厚 度变化，其中侦测与分析装置包含一光感测装置，光感测装置包含多个感测元件线型排列 成一第一序列，光感测装置用以测量过滤薄膜上滤饼厚度变化的一信号资讯；一驱动装置， 用以驱动光感测装置于滤饼上方进行与过滤薄膜平行的相对移动，且驱动装置驱动光感测 装置于多个相互平行的过滤板之间移动；以及一资讯处理装置，连接于光感测装置，用以连 续地处理分析光感测装置所感测到的信号资讯，进而即时推估出在过滤程序中，至少1个 过滤板的过滤薄膜上全部平面滤饼厚度的变化。借由上述技术方案，本发明薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置至少具有下列优 点及有益效果1、本发明可即时量测滤饼形成厚度，且不会造成破坏滤饼结构的侦测与分析装 置，非常适于实用。2、本发明应用原位(in situ)测量的光学技术，其价格便宜，易于安装且准确度 高，从而更加适于实用。综上所述，本发明是有关于一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其包含一 光感测装置，光感测装置包含多个感测元件线型排列成一第一序列，光感测装置用以测量 过滤薄膜于一线型位置上滤饼厚度变化的一信号资讯；一驱动装置，用以驱动光感测装置 于滤饼上方进行与过滤薄膜平行的相对移动，以便于光感测装置测量过滤薄膜于至少一局 部平面上滤饼厚度变化；以及一资讯处理装置，连接于光感测装置，用以连续地处理分析光 感测装置所感测到的信号资讯，进而即时推估出在过滤程序中，过滤薄膜于至少一局部平 面上滤饼厚度的变化。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新 颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够 更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是本发明第一实施例一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置的示意图。
图2是本发明第一实施例一种光感测装置的示意图。图3是本发明第一实施例一种具保护装置的光感测装置的示意图。 图4是本发明第一实施例一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置的示意图，使
用于--薄膜生物反应器。图5是本发明第一实施例一种光感测装置的示意图。
图6是本发明第一实施例另一种光感测装置的示意图。
图7是本发明第一实施例另一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置的示意图。图8为是本发明第一 实施例一种具保护装置的光感测装置的示意图。图9是本发明范例一的探针误差校正图。图10是本发明范例二邻近探针彼此间以0. 5cm的间距排列的探针信号干扰测试图。图11是本发明范例二调整邻近探针彼此间距的探针信号干扰测试图。
图12是本发明范例三的单颗探针进行膜表面滤饼层分析图。图13是本发明范例四的多颗探针进行膜表面滤饼层结构分析。1 第一序列 2 第二序列100 薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置110:光感测装置112 感测元件 1122:光发射单元1124 接受单元 120 驱动装置130 资讯处理装置 140 丙烯酸树脂保护装置200 过滤系统 210 过滤装置220 过滤薄膜 230 被滤物240 滤饼300 薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置310 光感测装置 312 感测元件 3122 发射单元 3124 光接受单元320 驱动装置 330 资讯处理装置340 丙烯酸树脂保护装置 400 薄膜生物反应器 410 过滤板 420 过滤薄膜 430 被滤物 440 滤饼
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本发明提出的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置其具体实施 方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。为了方便说明，在以下的实施例中，相同的元件以相同 的编号表示。本发明在此揭示一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置。为了能彻底地了解本 发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤及其组成。显然地，本发明的施行并未限定于该领 域的技艺者所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的组成或步骤并未描述于细节中，以避 免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描 述之外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以之后 的专利范围为准。参阅图1所示，本发明的第一实施例揭露一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装 置100，用于过滤系统200，上述过滤系统200可以为扫流过滤系统或沉浸式薄膜生物反应 器(submerged membrane bioreactor，SMBR)，具有一过滤装置 210、一过滤薄膜 220 以及一 被滤物230，且过滤装置200执行一过滤程序而于过滤薄膜220上具有一滤饼240的沉积厚
度变化。上述的侦测与分析装置100包含一光感测装置110、一驱动装置120以及一资讯 处理装置130。上述光感测装置110包含多个感测元件112线型排列成一第一序列，光感测 装置110用以测量过滤薄膜220于一线型位置上滤饼240厚度变化的一信号资讯，并且光 感测装置110距离过滤薄膜220的测量距离小于或等于5mm。上述驱动装置120用以驱动 光感测装置110于滤饼240上方进行与过滤薄膜220平行的相对移动，以便于光感测装置 110测量过滤薄膜220于至少一局部平面上滤饼240厚度变化，且驱动装置120更可包含一 步进马达。上述资讯处理装置130连接于光感测装置110，用以连续地处理分析光感测装置 110所感测到的信号资讯，进而即时推估出在过滤程序中，过滤薄膜220于至少一局部平面 或过滤薄膜220全部平面上滤饼厚度的变化。上述的被滤物230选自下列之一者烯酸甲 酯(PMMA)、碳酸钙(CaCO3)以及酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)。上述的光感测装置 110可藉由一类比数字转换器(AD/DA converter)将信号资讯转化成可供资讯处理系统分 析的数值。参阅图2所示，于本实施例中的一范例，上述的光感测装置110更包含至少一第 二序列2，第二序列由多个感测元件112线型排列而成，且光感测装置110中各个感测元件 112彼此间的距离大于或等于30mm。较佳者，第一序列1与第二序列2间相互平行，且第一 序列1中多个感测元件112与第二序列多个感测元件112交错排列，且光感测装置中各个 感测元件112彼此间的距离大于或等于30mm。参阅图3所示，侦测与分析装置100更包含一透光的丙烯酸树脂保护装置140包 覆光感测装置110，藉以防止感测元件112与被滤物230直接接触而遭腐蚀。上述的感测元 件112包含一光发射单元1122及一光接受单元1IM，光发射单元1122发射一光波，光波接 触滤饼240反射产生一反射光波，光接受单元1124接受反射光波。于一范例中，上述的光发 射单元1122为发光二极体(LED)，上述的光接受单元1124为光电晶体。上述光波为红外光。参阅图4所示，本发明的第二实施例揭露一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装 置300，使用于薄膜生物反应器400，上述薄膜生物反应器400具有多个相互平行的过滤板 410以及一被滤物430，每一个过滤板410藉由至少一过滤薄膜420包覆，薄膜生物反应器 400执行一过滤程序而于每一过滤薄膜420上具有一滤饼440的沉积厚度变化。另外，侦测与分析装置300包含一光感测装置310、一驱动装置320以及一资讯处理装置330。参考 图5所示，上述光感测装置310包含多个感测元件312线型排列成一第一序列，光感测装置 310用以测量过滤薄膜420上滤饼440厚度变化的一信号资讯，并且光感测装置310距离过 滤薄膜420的测量距离小于或等于5mm。上述驱动装置320用以驱动光感测装置310于滤 饼440上方进行与过滤薄膜420平行的相对移动，且驱动装置320驱动光感测装置310于 多个相互平行的过滤板410之间移动，且驱动装置320更可包含一步进马达。上述资讯处理装置330连接于光感测装置310，用以连续地处理分析光感测装置 310所感测到的信号资讯，进而即时推估出在过滤程序中，至少1个过滤板410 —侧的过 滤薄膜420上全部平面滤饼440厚度的变化。上述被滤物430选自下列之一者烯酸甲酯 (PMMA)、碳酸钙(CaCO3)以及酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)。上述的光感测装置310 可藉由一类比数字转换器(AD/DA converter)将信号资讯转化成可供资讯处理系统分析的 数值。参考图6所示，上述的光感测装置310更包含至少一第二序列2，第二序列2由多 个感测元件312线型排列而成，且光感测装置310中各个感测元件312彼此间的距离大于 或等于30mm。较佳者，第一序列与第二序列间相互平行，且第一序列中多个感测元件312与 第二序列多个感测元件312交错排列，且光感测装置310中各个感测元件312彼此间的距 离大于或等于30mm。参考图7所示，于一范例中，光感测装置310所含感测元件312为双面 排列，用以同时量测相邻过滤板410上的滤饼440厚度。因此，光感测装置310于多个相互 平行的过滤板之间移动方式为连续S形。参考图8所示，上述的侦测与分析装置300更包含一透光的丙烯酸树脂保护装置 340包覆光感测装置310，藉以防止感测元件312与被滤物430直接接触而遭腐蚀。上述的 感测元件312包含一光发射单元3122及一光接受单元31M，光发射单元3122发射一光波， 光波接触滤饼440反射产生一反射光波，光接受单元31M接受反射光波。于另一范例中， 上述的光发射单元3122为发光二极体(LED)，上述的光接受单元31M为光电晶体。上述光 波为红外光。范例一将八颗探针(实施例所称光感测装置)依序编号为1到8，并利用游标尺移动来 模拟滤饼层生长情形，分别于空气中以游标尺调整探针高度，并记录不同高度下电压变化 的结果，测试完毕后将探针取下重新组装，以此方式对每颗探针重复进行四次测试，参阅图 9所示，此图为编号1探针(其余7个探针结果与编号1探针结果类似)测试结果图，由结 果显示误差多介于5%至10%，当距离介于5mm以内时，探针反应曲线斜率较大，当距离在 5mm以上时，由于斜率过小已不适合做为结垢厚度量测，因此探针与过滤膜材表面较佳量测 距离为5mm以下。范例二实验中使用的光反射元件(实施例所称感测元件)其原理是藉由发光二极体 (LED)发射出的红外光经由物体反射，再由另一端光电晶体(photransistor)接收反射光， 依接收的强度不同，光电晶体两极所形成的光电流(photocurrent)亦有不同强度，经由测 量此电流强度，可以知道发出和吸收的光强度比例，藉此判断待测物距离的远近。但在实验 过程中发现，当多个光反射元件彼此紧密排列时，接收反射光的光电晶体容易接收到邻近元件所发出的反射光造成信号干扰的情形，因而无法准确测出实际电压值。为了测试探针 反射光相互干扰的情形，实验中使用8颗探针彼此间以0. 5cm的间距排列，测试探针位置与 电压干扰变化情形，结果如图10所示，由图中电压变化可以发现左右两侧探针的电压值较 低，而中间部分的电压值较高，这是由于在中间位置的光反射元件会同时接收到左右两侧 反射光的干扰造成电压值偏高的情形。为了进一步测试探针彼此间的距离对电压量测值的影响，在实验中移动相邻两颗 探针并观察电压随距离变化情形，结果如图11所示，在实验中单颗探针的初始电压值为 1. Olv,当相邻两颗探针间距为5mm时电压值升高到1. Mv，这结果显示探针确实会受到邻 近探针反射光的干扰，随着相邻两颗探针间的距离渐渐拉开后电压值随之下降，当两颗探 针分开至30mm时电压值已恢复为1. Olv,由以上实验结果得知，若同时使用多颗探针进行 测量时应保持探针间距为30mm以上，减少探针因反射光相互干扰而产生误差。范例三单颗探针观察过滤过程中滤饼层堆积的情形，实验中每隔10分钟控制步进马达 移动单颗探针，由上而下扫过膜材表面，利用此方式线上即时侦测沉浸式薄膜生物反应器 中滤饼层生成的情形，由图12的电压反应曲线可以观察出在距离为Ocm至2cm处所测得的 电压值较高，这是由于板框上方抽气口附近吸力较强，因此粒子大量堆积于吸气口周围，随 着探针往下移动吸力减弱，因此测得的电压也渐渐降低，但是当距离接近16cm处时，由于 重力沉降的影响，导致部份粒子沉降堆积于下侧边框，因此造成电压值再度略微增加。在由 图中不同时间下所测得的的电压变化，可观察出滤饼层随着时间逐渐堆积的情形。范例四将探针数目扩增到八颗，以八颗探针同时进行膜表面滤饼层厚度量测，在抽气过 滤30分钟后，控制步进马达移动探针由上而下扫过膜材表面，以探针排列位置作为X轴、移 动距离作为Y轴、电压值作为Z轴，将测得数据转换为3D立体分布图，其结果如图13所示。 由图中可以观察出在板框上方吸气口周围电压值较高，这代表着该区域所形成的滤饼层厚 度较高，随着越往下吸力逐渐减弱，因此电压也随的减少，在接近17cm处，由于重力沉降的 影响，因此部份粒子堆积于下侧边框，故电压值再度略微增加。由本实验结果显示将多颗探针 扫过膜材表面所撷取的数据转化为立体分布图，能够更广泛且清晰的观察滤饼层分布情形。显然地，依照上面实施例中的描述，本创作可能有许多的修正与差异。因此需要在 其附加的权利要求项的范围内加以理解，除了上述详细的描述外，本创作还可以广泛地在 其他的实施例中施行。上述仅为本创作的较佳实施例而已，并非用以限定本创作的申请专 利范围；凡其它未脱离本创作所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述 申请专利范围内。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰 为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质 对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，使用于一过滤系统中，该过滤系统具有 一过滤装置、一过滤薄膜以及一被滤物，该过滤装置执行一过滤程序而于该过滤薄膜上具 有一滤饼的沉积厚度变化，其特征在于其中该侦测与分析装置包含一光感测装置，该光感测装置包含多个感测元件线型排列成一第一序列，该光感测装 置用以测量该过滤薄膜于一线型位置上滤饼厚度变化的一信号资讯；一驱动装置，用以驱动该光感测装置于该滤饼上方进行与该过滤薄膜平行的相对移 动，以便于该光感测装置测量该过滤薄膜于至少一局部平面上滤饼厚度变化；以及一资讯处理装置，连接于该光感测装置，用以连续地处理分析该光感测装置所感测到 的该信号资讯，进而即时推估出在该过滤程序中，该过滤薄膜于至少一局部平面上滤饼厚 度的变化。
2.根据权利要求1所述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其特征在于其中所述 的光感测装置更包含至少一第二序列，该第二序列由多个感测元件线型排列而成，该第一 序列与该第二序列间相互平行，且该第一序列中多个感测元件与该第二序列多个感测元件 交错排列。
3.根据权利要求1所述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其特征在于其中所述 的光感测装置中各个感测元件彼此间的距离大于或等于30mm。
4.根据权利要求1所述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其特征在于其中所述 的感测元件包含一光发射单元及一光接受单元，该光发射单元发射一光波，该光波接触该 滤饼反射产生一反射光波，该光接受单元接受该反射光波。
5.根据权利要求1所述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其特征在于其中所述 的光发射单元为发光二极体，该光接受单元为光电晶体，该光波为红外光。
6.根据权利要求1所述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其特征在于其中所述 的光感测装置可藉由一类比数字转换器将该信号资讯转化成可供该资讯处理系统分析的 数值。
7.根据权利要求1所述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其特征在于其中所述 的过滤系统为一薄膜生物反应器，该薄膜生物反应器具有多个相互平行的过滤板，每一个 过滤板藉由至少一个该过滤薄膜包覆，该薄膜生物反应器执行该过滤程序而于每一该过滤 薄膜上具有一滤饼的沉积厚度变化。
8.根据权利要求7所述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其特征在于其中所述 的驱动装置除了用以驱动该光感测装置于该滤饼上方进行与该过滤薄膜平行的相对移动， 并且驱动该光感测装置于多个相互平行的该过滤板之间移动。
9.根据权利要求8所述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其特征在于其中所述 的光感测装置所含感测元件为双面排列，用以同时量测相邻过滤板上的滤饼厚度。
10.根据权利要求8所述的薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其特征在于其中所 述的光感测装置于多个相互平行的该过滤板之间移动方式为连续S形。
全文摘要
本发明是有关于一种薄膜过滤程序的线上侦测与分析装置，其包含一光感测装置，光感测装置包含多个感测元件线型排列成一第一序列，光感测装置用以测量过滤薄膜于一线型位置上滤饼厚度变化的一信号资讯；一驱动装置，用以驱动光感测装置于滤饼上方进行与过滤薄膜平行的相对移动，以便于光感测装置测量过滤薄膜于至少一局部平面上滤饼厚度变化；以及一资讯处理装置，连接于光感测装置，用以连续地处理分析光感测装置所感测到的信号资讯，进而即时推估出在过滤程序中，过滤薄膜于至少一局部平面上滤饼厚度的变化。
文档编号B01D35/143GK102133493SQ20101011163
公开日2011年7月27日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者李雨霖, 林念蓉, 童国伦, 赖世杰, 黄怡勋 申请人:私立中原大学