专利名称：提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备及方法
技术领域：
本发明涉及膜过滤净水处理系统，具体涉及提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备及方法，该设备和方法根据设定时间自动运行PDT(PreSSUre Decay Test)(压力衰减试验)或当高感度粒子计数器在一定时间内连续测定到一定大小以上的 粒子时自动运行PDT测定PDR(PressureDecay Ratio)(压力衰减比)后，根据PDR值监测 膜是否存在破裂。
背景技术：
众所周知，分离膜上形成有比头发丝还细的细微气孔(几ym以下)。这种分离膜 通过细微空隙分离溶液和溶质。例如，利用分离膜可以分离水中包含的有机污染物质、无机 污染物质、寄生虫、细菌等。这种分离膜广泛用于生产安全用水的上水处理设施。特别是，分离膜过滤工程相 比以往的沙滤工程，所需凝结剂等洗涤药品的使用量较少，不仅能够实现环保处理，而且能 够减少占地面积。分离膜根据细微气孔的大小可以分为微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反 渗透膜(RO)等。微滤膜和超滤膜适用于通过上水处理生产生活饮用水或处理生活下水及 工厂废水。纳滤膜和反渗透膜的空隙相对较小，适用于生产几乎不含杂质的纯净水。在上水处理中使用分离膜过滤工程的最大理由是能够保障一定的水质。特别是， 对于像韩国一样，春、秋季节产生藻类，夏季浑浊度高，冬季水温低等4个季节中原水水质 偏差较大的情况下，以往的沙滤工程很难保障一定的水质。另外，利用分离膜过滤工程，能 够实现自动化，相比沙滤工程所需的占地面积也较小。这些优点非常适用于专业管理人力 和设施用地不足的韩国现状。因此，将来为了在净水处理设施中引进和发展利用分离膜的过滤工程系统，最重 要的就是确保维护管理的稳定性。图1是通过膜模块内的纤维(Fiber)的细微空隙除去污染物质的状态示意图。膜 模块中密集了数千条所述纤维，哪怕只有其中一条受损，病原性微生物(大小3 7μπι) 也能通过，对净水处理工程造成严重问题。为解决所述问题，过去采用的方法是，通过PDT测定PDR，监测膜破裂。但是，所述过去的PDT运行方式，需要操作者直接以手动方式监测膜破裂，不仅步 骤繁琐，而且维护管理的效率很低。
发明内容
本发明为解决所述问题而提出，其目的是提供一种提高膜过滤净水处理系统的维 护管理稳定性的控制设备及方法，该设备和方法能够根据设定时间自动运行PDT或当高感 度粒子计数器在一定时间内连续测定到一定大小以上的粒子时自动运行PDT测定PDR，根据PDR值监测膜是否存在破裂，能够在提高维护管理效率的同时进一步提高稳定性。为达到所述目的，本发明的特点是，一种提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳 定性的控制设备，该控制设备包括除去原水中所包含污染物质的多个分离膜的膜过滤净水 处理系统，所述控制设备包括原水电子阀，设置在原水排管上，向所述多个分离膜中的某 个系列的分离膜供给原水；过滤水电子阀，设置在过滤水排管上，排出所述某个系列的分离 膜排出的大部分过滤水并供给回流水；浓缩水电子阀，设置在浓缩水排管上，排出所述某个 系列的分离膜的部分过滤水；空气投入电子阀，设置在与原水排管连接的空气投入排管上， 向所述某个系列的分离膜供给压缩空气；PID(比例微分积分)控制器，控制所述各电子阀 开关状态；压力传感器，设置在所述原水排管上，测定其内部压力；在线粒子计数器，设置 在过滤水排管上，对所述某个系列的分离膜排出的过滤水中包含的粒子数进行实时监测； 以及控制器，根据设定时间自动运行PDT或当所述在线粒子计数器在一定时间内连续检测 到一定大小的粒子数时自动运行所述PDT。所述控制器在计时达到设定时间时，控制所述PID控制器，使所述PID控制器关 闭所述原水电子阀、过滤水电子阀及浓缩水电子阀，终止过滤工程，然后所述控制PID控制 器，使所述PID控制器打开所述过滤水电子阀、浓缩水电子阀及空气投入电子阀，进行回洗 工程，接着控制所述PID控制器，使所述PID控制器关闭所述原水电子阀、过滤水电子阀、浓 缩水电子阀及空气投入电子阀，在暂停运转的状态下，运行所述PDT。
另外，所述控制器在进行所述PDT时，在完全打开所述过滤水电子阀的状态下，缓 慢打开所述空气投入电子阀，向所述某个系列的分离膜内部流入压缩空气，使压力上升到 设计压力，然后，通过所述压力传感器进行测定，如果压力上升到设计压力，则关闭所述空 气投入电子阀并维持一定时间，然后通过所述压力传感器利用输入的压力测定PDR。另外，所述控制器在完成对所述某个系列的分离膜的PDR测定后，缓慢打开所述 浓缩水电子阀，减小所述分离膜内部压力。另外，所述控制器在PDR超过基准值时，将判断所述某个系列的分离膜存在膜 破裂，停止所述某个系列的分离膜的运转，然后，要求提高其它系列的分离膜的运营流量 (Flux)，使总产量保持一定。另外，所述控制器在PDR没有达到基准值时，通过PID控制器只打开原水电子阀和 过滤水电子阀，利用所述某个系列的分离膜对原水进行过滤。另外，如果所述在线粒子计数器连续检测到大小在3 μ m以上的粒子的时间超过5 分钟，则所述控制器将运行所述PDT。另外，所述设定时间为1日1次以上。本发明另一个特点是，提供一种所述在膜过滤净水处理系统中用于提高维护管理 稳定性的控制方法，该方法利用了所述在膜过滤净水处理系统中用于提高维护管理稳定性 的控制设备，该方法包括过滤运行步骤，通过PID控制器只打开原水电子阀、过滤水电子 阀及浓缩水电子阀，利用某个系列的分离膜对原水进行过滤；粒子数测定步骤，通过在线所 述粒子计数器测定过滤水中的粒子数；粒子数监测步骤，根据测定结果，判断是否在一定持 续时间内连续检测到一定大小以上的粒子；计时步骤，根据判断结果，如果在一定时间内没 有连续测定到一定大小以上的粒子，则开始计时，判断是否达到设定时间；停止过滤运转步 骤，根据判断结果，如果已达到设定时间，则通过所述PID控制器关闭所述原水电子阀、过滤水电子阀及浓缩水电子阀，停止过滤；回洗步骤，过滤结束后，通过所述PID控制器打开 所述过滤水电子阀、浓缩水电子阀及空气投入电子阀，对所述某个系列的分离膜进行回洗； 以及PDT运行步骤，回洗结束后，自动运行PDT。另外，所述在膜过滤净水处理系统中用于提高维护管理稳定性的控制方法，在所 述粒子数监测步骤中，如果在一定时间内连续检测到一定大小以上的粒子，将依次进行停 止过滤运转步骤、回洗步骤及PDT运行步骤。另外，在所述粒子数监测步骤中，将通过所述在线粒子计数器判断连续检测到大 小在3 u m以上的粒子的时间是否超过5分钟。另外，在所述计时步骤中，设定时间为1日1次以上。另外，所述PDT运行步骤包括第1阶段，通过所述PID控制器关闭所述原水电子 阀、过滤水电子阀、浓缩水电子阀及空气投入电子阀，暂停运转；第2阶段，在完全打开所述 过滤水电子阀后，缓慢打开所述空气投入电子阀，向所述某个系列的分离膜内部流入压缩 空气，使压力上升到设计压力；第3阶段，通过压力传感器进行测定，如果压力上升到设计 压力，则关闭所述空气投入电子阀并维持一定时间；第4阶段，维持一定时间后，缓慢打开 所述浓缩水电子阀，减小分离膜内部压力；第5阶段，通过所述压力传感器，利用所述一定 时间内输入的某个系列的分离膜的压力测定PDR ；第6阶段，将所测的PDR值与基准值进行 对比；第7阶段，对比结果，如果PDR值超过基准值，则判断所述某个系列的分离膜存在膜 破裂，停止所述某个系列的分离膜运转；以及第8阶段，停止所述某个系列的分离膜的运转 后，要求提高其它系列的分离膜的运营流量，保持总产量一定。另外，在所述PDT运行步骤中，如果将测定的PDR值与基准值进行对比的结果是测 定的PDR值低于基准值，则进入过滤运转步骤。如上所述的本发明的膜过滤净水处理系统中用于提高维护管理稳定性的控制设 备及方法，根据设定时间自动运行PDT或当高感度粒子计数器在一定时间内连续检测到一 定大小以上的粒子时自动运行PDT测定PDR，根据PDR值监测膜是否存在破裂，因此，能够提 高维护管理效率，降低维护管理费用，进一步提高稳定性。
图1是通过膜模块内的纤维的细微空隙除去污染物质的状态示意图；图2是表示本发明的在膜过滤净水处理系统中用于提高维护管理稳定性的控制 设备的框图；图3是用于说明在本发明的膜过滤净水处理系统中用于提高维护管理稳定性的 控制方法的流程图。附图标记101 分离膜110 原水电子阀120:过滤水电子阀 130:浓缩水电子阀140:空气投入电子阀150:PID控制器160 压力传感器170 在线粒子计数器180 控制器
具体实施例方式下面参照附图对本发明的在膜过滤净水处理系统中用于提高维护管理稳定性的 控制设备进行详细说明。在以下说明中，为了避免对本发明要旨造成不必要的混淆，对一些公知的功能或 结构，省略了详细说明。另外，下面使用的用语均基于本发明功能而定义，可能根据使用者 的意图或习惯而有所不同。因此，其定义应根据本说明书整体内容进行理解。图2是本发明的在膜过滤净水处理系统中用于提高维护管理稳定性的控制设备 的框图。如图2所示，在本发明的膜过滤净水处理系统中用于提高维护管理稳定性的控制 设备100包括原水电子阀110 ；过滤水电子阀120 ；浓缩水电子阀130 ；空气投入电子阀 140 ；PID控制器150 ；压力传感器160 ；在线粒子计数器170及控制器180。首先，原水电子阀110设置在原水排管111上，通过PID控制器150调节开关状态 或开放程度，向多个分离膜中的某个系列的分离膜101供给原水。然后，过滤水电子阀120设置在过滤水排管121上，通过PID控制器150调节开关 状态或开放程度，排出某个系列的分离膜101排出的过滤水，并向某个系列的分离膜101供 给回流水。并且，浓缩水电子阀130设置在浓缩水排管131上，通过PID控制器150调节开关 状态或开放程度，排出某个系列的分离膜101的部分过滤水。并且，空气投入电子阀140设置在与原水排管111连接的空气投入排管141上，通 过PID控制器150调节开关状态或开放程度，向某个系列的分离膜101供给压缩机(没有 图示)的压缩空气。另外，PID控制器150根据控制器180的控制，调节原水电子阀110、过滤水电子阀 120、浓缩水电子阀130及空气投入电子阀140的开关状态及开放程度。并且，压力传感器160设置在原水排管111上，通过测定原水排管111的内部压 力，测定所述某个系列的分离膜101的内部压力。并且，线粒子计数器170设置在过滤水排管121上，对通过某个系列的分离膜101 排出的过滤水中包含的粒子数进行实时监测。另一方面，控制器180根据设定时间(例如，每天下午1点)自动运行PDT或当在 线粒子计数器170连续检测到大小在3 μ m以上的粒子的时间超过5分钟时自动运行PDT。所述控制器180通过内部计时器(没有图示)进行计时，当达到设定时间时，控制 PID控制器150关闭原水电子阀110、过滤水电子阀120及浓缩水电子阀130后，停止过滤 工程，然后控制PID控制器150打开过滤水电子阀120、浓缩水电子阀130及空气投入电子 阀140，进行回洗工程。另外，控制器180在回洗工程结束后，控制PID控制器150关闭原水电子阀110、过 滤水电子阀120、浓缩水电子阀130及空气投入电子阀140，在暂停运转的状态下运行PDT。
并且，控制器180在运行PDT时，控制PID控制器150，在完全打开过滤水电子阀 120后，缓慢打开空气投入电子阀140，向某个系列的分离膜101内部流入压缩空气，使压力 上升到设计压力，然后，通过压力传感器160进行测定，如果压力上升到设计压力(例如， 200KPa)，则关闭空气投入电子阀140并维持一定时间(例如5分钟)，然后通过压力传感器160利用输入的压力测定PDR。 并且，控制器180在完成对某个系列的分离膜101的PDR测定后，缓慢打开浓缩水 电子阀130，减小分离膜内部压力后，如果PDR值超过基准值，就判断某个系列的分离膜101 存在膜破裂，停止某个系列的分离膜101的运转，要求提高其它系列的分离膜(没有图示)
的运营流量，使总产量保持一定。 并且，控制器180在PDR值没 有达到基准值时，通过PID控制器150只打开原水电 子阀110、过滤水电子阀120及浓缩水电子阀130，利用某个系列的分离膜101对原水重新 进行过滤。下面参照附图对本发明的在膜过滤净水处理系统中用于提高维护管理稳定性的 控制方法进行详细说明。图3是本发明的在膜过滤净水处理系统中用于提高维护管理稳定性的控制方法 的流程图。首先，控制器180通过PID控制器150只打开原水电子阀110、过滤水电子阀120 及浓缩水电子阀130，进行利用某个系列的分离膜101对原水进行过滤的过滤运行步骤 (S100)。另一方面，在线粒子计数器170对过滤水的粒子数进行实时监测，并向控制器180 传送检测结果(SllO)。并且，如果连续检测到3 μ m以上的粒子的时间不足5分钟(S120)，则控制器180 将开始计时，判断是否达到设定时间(S130)。此时，如果连续检测到3μπι以上的粒子的时 间超过5分钟，则控制器180将进入下一个步骤140 (S140)。根据判断结果，如果已达到设定时间，则控制器180将通过PID控制器150关闭原 水电子阀110、过滤水电子阀120及浓缩水电子阀130，停止过滤运转(S140)。此时，如果未 达到设定时间，则控制器180将返回步骤IOO(SlOO)，进行过滤运转。然后，控制器180再通过PID控制器150打开过滤水电子阀120、浓缩水电子阀130 及空气投入电子阀140，对某个系列的分离膜进行回洗(S150)。此时，将依次进行回洗及冲 洗(Rinse)，回洗大约持续1分钟，冲洗大约持续30秒。回洗结束后，控制器180通过PID控制器150关闭原水电子阀110、过滤水电子阀 120、浓缩水电子阀130及空气投入电子阀140，暂停运转(S161)。然后，控制器180通过PID控制器150完全打开过滤水电子阀120，再缓慢打开 空气投入电子阀140，向某个系列的分离膜内部流入压缩空气，使压力上升到设计压力 (S162)。通过压力传感器160进行测定，如果压力上升到设计压力，控制器180将通过PID 控制器150只关闭空气投入电子阀140，并使压力维持一定时间(S163)。接着，维持一定时间后，控制器180通过PID控制器150缓慢打开浓缩水电子阀 130，将分离膜内部压力减小到一定压力(例如，IOKPa)以下(S164)。压力减小后，控制器180通过压力传感器160，利用一定时间内输入的某个系列的 分离膜101的压力测定PDR(S165)。PDR的测定使用通常的方法。接着，控制器180将所测PDR值与基准值进行对比，对比结果，如果PDR值超过基 准值(S166)，将判断某个系列的分离膜存在膜破裂，停止某个系列的分离膜运转(S167)。此时，如果所测PDR值与基准值相比小于基准值，则控制器180将返回步骤100(S100)进行 过滤运转。然后，某个系列的分离膜的运转停止后，控制器180将要求提高其它系列的分离 膜的运营流量，保持总产量一定(S168)。S卩，向运营其它系列的分离膜的控制器或上位控制 器输出控制信号，要求提高运营流量。本发明可以进行多种变形，采用多种形态，在本发明的详细说明中，仅对其优选实 施方式进行了说明。但本发明并不局限于具体实施方式
中的优选实施方式，在本发明权利 要求书定义的本发明技术思想和范畴内，所有变形实施方式、等价实施方式及置换实施方 式均应属于本发明权利要求范围。
权利要求
一种提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备，所述膜过滤净水处理系统是具备除去原水中所包含的污染物质的多个分离膜的膜过滤净水处理系统，其特征在于，所述控制设备包括原水电子阀，该原水电子阀设置在原水排管上，向所述多个分离膜中某个系列的分离膜供给原水；过滤水电子阀，该过滤水电子阀设置在过滤水排管上，排出所述某个系列的分离膜排出的大部分过滤水并供给回流水；浓缩水电子阀，该浓缩水电子阀设置在浓缩水排管上，排出所述某个系列的分离膜的部分过滤水；空气投入电子阀，该空气投入电子阀设置在与所述原水排管连接的空气投入排管上，向所述某个系列的分离膜供给压缩空气；PID控制器，该PID控制器控制各电子阀的开关状态；压力传感器，该压力传感器设置在所述原水排管上，测定所述原水排管内部的压力；在线粒子计数器，该在线粒子计数器设置在所述过滤水排管上，对所述某个系列的分离膜排出的过滤水中包含的粒子数进行实时监测；以及控制器，该控制器根据设定时间自动运行PDT或当所述在线粒子计数器在一定时间内连续检测到一定大小的粒子数时自动运行PDT。
2.根据权利要求1所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备，其 特征在于，所述控制器在计时达到所述设定时间时，控制所述PID控制器，使所述PID控制 器关闭所述原水电子阀、所述过滤水电子阀及所述浓缩水电子阀，终止过滤工序，然后控制 所述PID控制器，使所述PID控制器打开所述过滤水电子阀、所述浓缩水电子阀及所述空 气投入电子阀，进行回洗工程，接着控制所述PID控制器，使所述PID控制器关闭所述原水 电子阀、所述过滤水电子阀、所述浓缩水电子阀及所述空气投入电子阀，在暂停运转的状态 下，运行所述PDT。
3.根据权利要求2所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备，其 特征在于，所述控制器在进行所述PDT时，在完全打开所述过滤水电子阀后，缓慢打开所述 空气投入电子阀，向所述某个系列的分离膜内部流入压缩空气，使压力上升到设计压力，然 后，通过所述压力传感器进行测定，如果压力上升到所述设计压力，则关闭所述空气投入电 子阀并维持一定时间，然后通过所述压力传感器，利用输入的压力测定PDR。
4.根据权利要求3所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备，其 特征在于，所述控制器在完成对所述某个系列的分离膜的PDR测定后，缓慢打开所述浓缩 水电子阀，减小所述分离膜内部的压力。
5.根据权利要求3所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备，其 特征在于，所述控制器在PDR值超过基准值时，判断所述某个系列的分离膜存在膜破裂，停 止所述某个系列的分离膜的运转，然后，要求提高其它系列的分离膜的运营流量，使总产量 保持一定。
6.根据权利要求3所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备，其 特征在于，所述控制器在PDR值没有达到基准值时，通过PID控制器只打开所述原水电子阀 和所述过滤水电子阀，利用所述某个系列的分离膜对原水进行过滤。
7.根据权利要求1所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备，其 特征在于，如果在所述线粒子计数器连续检测到大小在3 ym以上的粒子的时间超过5分 钟，则所述控制器将运行所述PDT。
8.根据权利要求1所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备，其 特征在于，所述设定时间为1日1次以上。
9.一种提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制方法，该控制方法利用了权 利要求1所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备，其特征在于，该 控制方法包括过滤运行步骤，通过所述PID控制器只打开所述原水电子阀、所述过滤水电子阀及所 述浓缩水电子阀，利用所述某个系列的分离膜对原水进行过滤；粒子数测定步骤，通过所述在线粒子计数器测定过滤水中的粒子数； 粒子数监测步骤，根据测定结果，判断是否在一定持续时间内连续检测到一定大小以 上的粒子；计时步骤，根据判断结果，如果在一定时间内没有连续检测到一定大小以上的粒子，则 开始计时，判断是否达到设定时间；停止过滤运转步骤，根据判断结果，如果已达到设定时间，通过所述PID控制器关闭所 述原水电子阀、所述过滤水电子阀及所述浓缩水电子阀，停止过滤；回洗步骤，过滤结束后，通过所述PID控制器打开所述过滤水电子阀、所述浓缩水电子 阀及所述空气投入电子阀，对所述某个系列的分离膜进行回洗； PDT运行步骤，回洗结束后，自动进行PDT。
10.根据权利要求9所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制方法， 其特征在于，在所述粒子数监测步骤中，如果在一定时间内连续检测到一定大小以上的粒 子，将依次进行所述停止过滤运转步骤、所述回洗步骤及所述PDT运行步骤。
11.根据权利要求9所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制方法， 其特征在于，在所述粒子数监测步骤中，通过所述在线粒子计数器判断连续检测到大小在 3 u m以上的粒子的时间是否超过5分钟。
12.根据权利要求9所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制方法， 其特征在于，在所述计时步骤中设定的时间为1日1次以上。
13.根据权利要求9所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制方法， 其特征在于，所述PDT运行步骤包括第1阶段，通过所述PID控制器关闭所述原水电子阀、所述过滤水电子阀、所述浓缩水 电子阀及所述空气投入电子阀，暂停运转；第2阶段，在完全打开所述过滤水电子阀的状态下，缓慢打开所述空气投入电子阀，向 所述某个系列的分离膜内部流入压缩空气，使压力上升到设计压力；第3阶段，通过所述压力传感器进行测定，如果压力上升到所述设计压力，则关闭所述 空气投入电子阀并维持一定时间；第4阶段，维持一定时间后，缓慢打开所述浓缩水电子阀，减小所述分离膜内部的压力；第5阶段，通过所述压力传感器，利用在所述一定时间内输入所述某个系列的分离膜的压力测定PDR ；第6阶段，将所测的PDR值与基准值进行对比；第7阶段，根据对比结果，如果PDR值超过基准值，将判断所述某个系列的分离膜存在 膜破裂，停止所述某个系列的分离膜运转；以及第8阶段，停止所述某个系列的分离膜的运转后，要求提高其它系列的分离膜的运营 流量，保持总产量一定。
14.根据权利要求13所述的提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制方法， 其特征在于，在所述PDT运行步骤中，如果将测定的PDR值与基准值进行对比的结果是测定 的PDR值低于基准值，则进入所述过滤运转步骤。
全文摘要
本发明涉及提高膜过滤净水处理系统的维护管理稳定性的控制设备及方法，所述设备包括设置在原水排管上的原水电子阀；设置在过滤水排管上的过滤水电子阀；设置在浓缩水排管上的浓缩水电子阀；设置在与原水排管连接的空气投入排管上的空气投入电子阀；控制各电子阀开关状态的PID控制器；设置在原水排管上的压力传感器；设置在过滤水排管上的在线粒子计数器；根据设定时间自动运行PDT或当在线粒子计数器在一定时间内连续检测到一定大小的粒子数时自动运行PDT的控制器。本发明根据设定时间自动运行PDT或当高感度粒子计数器在一定时间内连续测定到一定大小以上的粒子时自动运行PDT测定PDR，根据PDR值监测膜是否破裂，能够提高维护管理效率，进一步提高稳定性。
文档编号C02F9/02GK101870525SQ20101015700
公开日2010年10月27日 申请日期2010年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者严正烈, 吴熙卿, 姜成勋, 李义信, 李权基, 李范九 申请人:株式会社大宇建设;株式会社锦湖环境技术