一种中空纤维膜组件完整性检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于膜过滤处理技术领域，涉及一种利用电学原理检测技术装置。
【背景技术】
[0002]水处理过程中超滤膜组件应用日益广泛，该技术不仅可以很好地去除水体中胶体颗粒，而且可以有效地屏障水体中病原微生物。然而，中空纤维膜组件在运行过程中一旦出现破损，后果将很严重，特别是在生活饮用水处理中不但可导致急、慢性中毒，还可能导致流行性疾病的发生。因此，如何及时有效地检测膜的破损情况，确保膜完整性对于饮用水安全、污水达标排放等尤为重要。
[0003]从膜法水处理诞生，就伴随着膜完整性检测方法的研宄，目前膜完整性检测方法主要有直接和间接完整性检测方法，由于直接检测的方法步骤繁琐，在操作上不易实现，且难于在线检测，因此间接检测在实际应用中受到专业人员的广泛采用和国内外权威机构的推荐。
[0004]间接检测指通过检测过滤水的水质来反映膜的完整性，主要包括浊度检测和颗粒计数法等，浊度大小主要取决于光的波长以及颗粒大小、形状和组成，不能反映水质的微小变化，且易受到水中气泡的影响；颗粒计数检测方法则不适用于死端过滤，因为反洗时形成的气泡容易影响检测结果。另外，华中科技大学学者王松林采用磁性纳米颗粒为标记物，通过测定超滤膜组件透过液的磁化率，判别各膜组件的完整性；韩国学者S00 Hoon Choi采用荧光发色粒子作为标记物，通过荧光图分析，估算流出颗粒质量，判别膜组件的完整性，以上各种方法在实际应用中都存在一定的局限性，开发快速、准确、灵敏、连续、简便的膜完整性在线检测方法目前已经成为精确应用超滤膜技术的焦点问题之一。
[0005]根据电学方程如下，
[0006]U=IXR=IX (?+?)
[0007]上式中，U为电路电压，I为电路电流，R为电路总电阻，R1位可变电阻，R 2位固定电阻，由方程可知，当电路可变电阻改变，必然引起电流的变化，固定电阻两端电压相应改变。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能快速、准确、灵敏，且可以连续在线检测膜完整性的中空纤维膜组件完整性检测装置。
[0009]本发明的技术方案概述如下:
[0010]一种中空纤维膜组件完整性检测装置，包括反应器20，曝气泵15通过管道依次与气体流量计13和位于反应器20底部的曝气头12连接；水泵3的出水口与出水管2的一端连接，出水管2的另一端位于反应器20内的上部；水泵3的进水口与进水管4的一端连接；进水管4上安装有第一对铂丝探针7和第二对铂丝探针5，第一电路17和第二电路16并联接在5V的电源9上；第一对铂丝探针7和第一固定电阻8串连在第一电路上；第一固定电容22与第一固定电阻8并联；第二对铂丝探针5和第二固定电阻6串连在第二电路上；第二固定电容21与第二固定电阻6并联；第一固定电阻8的两端通过导线与采集卡11联连，第二固定电阻6的两端通过导线与采集卡11联连，采集卡11采集固定电阻6两端的电压和固定电阻8两端的电压，采集卡采集到的信号通过数据线与电脑10连接并根据在线显示电压的变化来判断中空纤维膜组件完整性。
[0011]本发明的中空纤维膜完整性检测装置是根据电学原理，利用数据采集装置采集固定电阻两端电压变化，根据电压信号变化规律判断膜组件完整性，中空纤维膜组件完整性检测装置可以实现连续在线检测，不但灵敏度较高，运行稳定，且经济性也较好。
【附图说明】
[0012]图1为本发明一种中空纤维膜组件完整性检测装置(不包括图中的1-浸没式中空纤维膜组件)
[0013]图2为本发明中空纤维膜组件完整性检测装置电路图；
[0014]图3为进水管4上两对铂丝探针示意图。
[0015]图4为完整膜组件运行过程中电压值随运行时间的变化规律，图中的前置探针为第一对铂丝探针，后置探针表示第二对铂丝探针。
[0016]图5为破损膜组件运行过程中电压值随运行时间的变化规律，图中的前置探针表示第一对铂丝探针，后置探针表示第二对铂丝探针。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0018]一种中空纤维膜组件完整性检测装置，包括反应器20，曝气泵15通过管道依次与气体流量计13和位于反应器20底部的曝气头12连接；水泵3的出水口与出水管2的一端连接，出水管2的另一端位于反应器20内的上部；水泵3的进水口与进水管4的一端连接；进水管4上安装有第一对铂丝探针7和第二对铂丝探针5，第一电路17和第二电路16并联接在5V的电源9上；第一对铂丝探针7和第一固定电阻8串连在第一电路上；第一固定电容22与第一固定电阻8并联；第二对铂丝探针5和第二固定电阻6串连在第二电路上；第二固定电容21与第二固定电阻6并联；第一固定电阻8的两端通过导线与采集卡11联连，第二固定电阻6的两端通过导线与采集卡11联连，采集卡11采集固定电阻6两端的电压和固定电阻8两端的电压，采集卡采集到的信号通过数据线与电脑10连接。
[0019]本发明的装置的电路图见图2，图2中的Rl为第一固定电阻8 ；R2为第二固定电阻6 ；C1为第一固定电容22 ；C2为第二固定电容21。a，b为第一对铂丝探针7的两个铂丝探针，c，d为第二对铂丝探针5的两个铂丝探针。
[0020]图3所示进水管4上两对铂丝探针。
[0021]下面举例说明本发明的装置检测中空纤维膜组件完整性
[0022]实施例1
[0023]将中空纤维膜组件完整性检测装置的进水管4的另一端与浸没式中空纤维膜组件I连接起来；该膜组件是由200根PVDF中空纤维膜丝浇筑而成，膜丝外径为1.2mm，反应器中装满电导率为0.65 X 14 μ S/cm的海水，水泵3为兰格BT-100型蠕动泵，转速为60，曝气强度为10L/min ;第一固定电阻8和第二固定电阻6均为100 Ω ;第一固定电容22和第二固定电容21均为470uF ;采集卡11型号为USB-1208FS。
[0024]连接完成后，启动电源，然后启动蠕动泵(水泵3)等运行到进水管4及中空纤维膜组件内没有气泡后，启动曝气泵。
[0025]在膜组件完整的情况下，采集到的电压信号如图4，由于水质和电路噪声的干扰，信号在0.02V范围内波动；人为剪断一根膜丝，采集到电压信号变化如图5所示，当气泡通过探针时，采集到固定电阻两端的电压信号变化在图5中显示出来，进而可以通过观察信号波动范围判断膜组件破损情况。
[0026]中空纤维膜组件完整性检测装置在检测时，当原水经过浸没式中空纤维膜组件后通过进水管4内部的第一对铂丝探针7和第二对铂丝探针5，形成通路，出水相当于可变电阻R1，在正常运行状态下，膜组件无破损，出水电导率变化较小，相应的电压变化也较小；曝气产生无数小气泡在反应器中，当膜组件出现破损，气泡将会通过膜丝破损处进入进水管4，当气泡通过探针，由于气泡电导率比水的小，引起电阻变大，相应的固定电阻两端电压变小。从而通过观察电压信号变化规律，判断膜组件是否出现破损。本发明的装置适宜于海水淡化预处理等水质电导率较高的领域，以保证装置的灵敏度，若水质电导率较低，气泡通过探针引起的电阻变化太小，相应的固定电阻两端电压变化也非常小，影响装置的灵敏性，所以应适当投加电解质提高处理原水的电导率。
【主权项】
1.一种中空纤维膜组件完整性检测装置，包括反应器(20)，曝气泵(15)通过管道依次与气体流量计(13)和位于反应器(20)底部的曝气头(12)连接；水泵(3)的出水口与出水管(2)的一端连接，出水管(2)的另一端位于反应器(20)内的上部；水泵(3)的进水口与进水管(4)的一端连接；进水管(4)上安装有第一对铂丝探针(7)和第二对铂丝探针(5)，第一电路(17)和第二电路(16)并联接在5V的电源(9)上；所述第一对铂丝探针(7)和第一固定电阻(8)串连在第一电路上；第一固定电容(22)与第一固定电阻(8)并联；所述第二对铂丝探针(5)和第二固定电阻(6)串连在第二电路上；第二固定电容(21)与第二固定电阻(6)并联；第一固定电阻(8)的两端通过导线与采集卡(11)联连，第二固定电阻(6)的两端通过导线与采集卡(11)联连，采集卡(11)采集固定电阻(6)两端的电压和固定电阻⑶两端的电压，采集卡采集到的信号通过数据线与电脑(10)连接。
【专利摘要】本发明公开了一种中空纤维膜组件完整性检测装置，该装置包括反应器，曝气装置，水泵，在连接水泵的进水管上安装有两对铂丝探针，二个电路并联接在5V的电源上；每一对铂丝探针各自与一个固定电阻串连在电路上，每个电阻还并联一个固定电容，每个固定电阻两端通过导线与采集卡联连，采集卡采集固定电阻两端的电压通过数据线与电脑连接并根据在线显示电压的变化来判断中空纤维膜组件完整性。本发明根据电学原理，利用数据采集装置采集固定电阻两端电压变化，根据电压信号变化规律判断膜组件完整性，本发明的装置，可以实现连续在线检测，不但灵敏度较高，运行稳定，且经济性也较好。
【IPC分类】C02F1/44, B01D65/10
【公开号】CN104888611
【申请号】CN201510264009
【发明人】王捷, 党安虎
【申请人】天津工业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月21日