一种原位监测膜组件污染的方法
【专利摘要】本发明公开了一种原位监测膜组件污染的方法，步骤：将电导率仪电极、第一银-氯化银电极和膜组件设置在过滤池内，膜组件的出水口与设置有第一三通和第二三通的出水管的一端连接，出水管的另一端与减压泵连接，第一三通通过带孔橡胶塞与第二银-氯化银电极连接，第二三通设置有压力传感器，工程计算机分别与压力传感器、示波器和电导率仪电极电连接，示波器分别与第一银-氯化银电极和第二银-氯化银电极电连接；向过滤池通入待过滤水，启动减压泵，使膜组件的膜过滤流量恒定，测量膜组件的流动电势、实时跨膜压差，在工程计算机中转换成表观Zeta电位，通过观察其变化，监测膜组件污染状态。本发明的方法成本低，操作简单，管理方便。
【专利说明】一种原位监测膜组件污染的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种原位监测技术，具体地涉及一种原位监测膜组件污染的方法。 技术背景
[0002] 目前膜过滤技术已经广泛的应用于饮用水和污水处理中，并以其过滤效率高，出 水水质高，运行管理方便，受到各界好评，但膜污染的问题也成为目前膜法水处理的一大难 题，被认为是限制膜应用的主要因素。目前分析监测膜污染的方法主要有：1.膜通量监测， 主要是通过监测膜单位时间的产水量来评估膜污染的情况。该监测手段通常应用于恒压力 运行的工艺中，但是在常规水处理中，为保证各工艺阶段的水力停留时间，通常采用恒流量 的运行方式，因此该监测手段不能广泛应用于大型膜过滤工艺中；2.跨膜压差监测，主要 是通过测量膜两侧的压力差值来判断膜污染，多被用到恒流量过滤工艺中。但这种方法仅 仅只是一种间接地方法，不能很好地监测膜污染层的情况，并且压力的变化容易受到其他 因素的干扰，如膜纤维的挤压或破损；3.超声监测，主要是通过向膜纤维发射超声信号，根 据反馈信号的波动来监测膜污染，但这种监测手段只是简单的确定膜面滤饼层的分布，对 于滤饼层的其他特性不能很好地体现；4.光学成像监测，这种方法主要通过在线三维立体 成像观察膜纤维沉积层，研究滤饼层精密结构和滤饼层厚度，但是该方法要求设备仪器精 密，且防水性好，因此成本较高，不能广泛的应用。因此可以看出以上监测膜污染的手段或 者较为单一，或者监测设备要求复杂、不能同时实现原位监测。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种原位监测膜组件污染的方法。
[0004] 本发明的技术方案概述如下：
[0005] 1)将电导率仪电极13、第一银-氯化银电极4和膜组件2设置在过滤池1内，膜 组件的出水口与设置有第一三通7和第二三通10的出水管18的一端连接，出水管的另一 端与减压泵连接，第一三通通过带孔橡胶塞6与第二银-氯化银电极5连接，第二三通设置 有压力传感器9,工程计算机11分别与压力传感器、示波器8和电导率仪电极电连接，示波 器分别与第一银-氯化银电极和第二银-氯化银电极电连接；
[0006] 2)向过滤池1通入待过滤水，使待过滤水浸没电导率仪电极、第一银-氯化银电 极和膜组件，启动减压泵，使膜组件的膜过滤流量恒定，通过第一银-氯化银电极和第二 银-氯化银电极测量膜组件的流动电势，通过压力传感器测量实时跨膜压差，在工程计算 机中通过Helmoltz - Schmolukovski公式转换成表观Zeta电位，通过观察膜组件的表观 zeta电位随随过滤时间的变化，监测膜组件的污染状态。
[0007] 第一银-氯化银电极4与膜组件2的距离优选为2-3cm。
[0008] 连接膜组件出水口 19与第二银-氯化银电极5的出水管的长度为3-5cm。
[0009] 本发明的优点：本发明的方法检测成本低，可以广泛的应用于混凝膜过滤工艺和 常规生活污水处理MBR工艺中膜组件污染的监测。该技术除了具有操作简单，管理方便等 优点之外，其主要特点在于能够实时监测和原位监测，可以反映膜组件表面胶体颗粒及无 机盐类的积累情况，便于运行管理人员及时了解膜组件的污染特性，并可以为膜化学清洗 时药剂的选择提供依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本发明所采用的装置的立体分解图。
[0011] 图2为在整个运行过程中膜表观Zeta电位与跨膜压差随时间的变化图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0013] 实施例1
[0014] 一种原位监测膜组件污染的方法，包括如下步骤：
[0015] 1)将电导率仪电极13、第一银-氯化银电极4和膜组件2设置在过滤池1内，电 导率仪电极13通过第一固定架12设置在过滤池1侧壁的内表面上，第一银-氯化银电极 4通过第二固定架3设置在过滤池1侧壁的内表面上，膜组件2通过第三固定架14设置在 过滤池1侧壁的内表面上，膜组件的出水口与设置有第一三通7和第二三通10的出水管18 的一端连接，出水管的另一端与减压泵连接，第一三通通过带孔橡胶塞6与第二银-氯化银 电极5连接，第二三通设置有压力传感器9,工程计算机11分别与压力传感器、示波器8和 电导率仪电极电连接，示波器分别与第一银-氯化银电极和第二银-氯化银电极电连接；
[0016] 2)向过滤池1通入待过滤水（地表水或污水），使待过滤水浸没电导率仪电极、 第一银-氯化银电极和膜组件，启动减压泵，使膜组件的膜过滤流量恒定，通过第一银-氯 化银电极和第二银-氯化银电极测量膜组件的流动电势，通过压力传感器测量实时跨膜压 差，在工程计算机中通过Helmoltz - Schmolukovski公式转换成表观Zeta电位，通过观察 膜组件的表观zeta电位随随过滤时间的变化，监测膜组件的污染状态。
[0017] 在整体运行过程中膜组件的跨膜压差的变化应在5-100kPa之间，第一银-氯化银 电极4与膜组件2的距离为2-3cm的任意数值。连接膜组件出水口 19与第二银-氯化银 电极5的出水管的长度为3-5cm的任意数值。待过滤水的电导率应为10-2000 μ m/cm之间 任意数值，电导率时变化系数1. 2。
[0018] 在实施过程中要注意控制膜组件恒流量运行。电极周围1. 5m内不要放置大功率 电器，防止电磁信号的干扰。当存在不可避免的电磁信号时需在电极上放置电磁屏蔽罩，从 而避免干扰测量的精度。
[0019] 实施例2:
[0020] 一种原位监测膜组件污染的方法，包括如下步骤：
[0021] 1)同实施例1步骤1);其中，膜组件有效面积为0.02m2,膜纤维孔径0.1 μ m，新膜 组件的表观Zeta电位为-5. 8mV，清水通量为200± 12lV(m2 · h · bar);第一银-氯化银电 极（4)与膜组件（2)的距离为3cm，连接膜组件出水口（19)与第二银-氯化银电极（5)的 出水管的长度为5cm，银-氯化银电极的精密度为0. 3mV，测量误差1% ;压力传感器精密度 为0. OlKPa，测量误差1 % ;示波器的采集频率为50Hz，精密度为0. OOlmV，测量误差0. 1 %。
[0022] 2)向过滤池通入待过滤水（天津市某地表水，待过滤水的电导率为255 μ s/cm， 电导率时变化系数1. 2, Zeta电位为-23. 8mV)，使待过滤水通浸没电导率仪电极、第一 银-氯化银电极和膜组件，启动减压泵，通过第一银-氯化银电极和第二银-氯化银电极 测量膜组件的流动电势，通过压力传感器测量跨膜压差，在工程计算机中通过Helmoltz- Schmolukovski公式转换成表观Zeta电位。通过观察膜组件的表观zeta电位随过滤时间 的变化，监测膜组件的污染状态。见图2.
[0023] 其中，膜组件运行通量稳定在10lV(m2 · h)，在该恒定通量下跨膜压差为5. 2kPa。 全过程持续运行720min，在运行结束时，跨膜压差达到62kPa。在此过程中通过计算机可直 接观察到膜组件污染的变化情况。
[0024] 膜污染监测与分析。图2为在整个运行过程中膜表观Zeta电位与跨膜压差随时 间的变化图。由图2可知：在过滤阶段初期，膜表观Zeta电位绝对值的增加幅度不大，这 和跨膜压差的变化一致，随着过滤的进行，跨膜压差增加速度逐渐增大，与此同时，膜表观 Zeta电位的增加速度也相应增加，这是由于带电胶体颗粒在滤饼层的积累，导致负电位的 增加，在过滤后期，跨膜压差继续增加，而膜表观Zeta电位保持恒定，这是由于大量带电的 胶体物质累积形成的滤饼层对溶液胶体物质产生的排斥作用，抑制了膜表观Zeta电位的 继续增加。这一观察结果证明膜表观Zeta电位与膜污染状态有很好的一致性。本发明监 测方法和监测设备将为膜污染的监测和膜清洗的研究提供一种新的量化手段。
[0025] 膜组件表观Zeta电位越接近待过滤水的Zeta电位，说明溶液中的污染物在膜表 面沉积的越多，膜过滤阻力就越高，膜污染越严重。
【权利要求】
1. 一种原位监测膜组件污染的方法，其特征是包括如下步骤： 1) 将电导率仪电极（13)、第一银-氯化银电极⑷和膜组件（2)设置在过滤池⑴内， 膜组件的出水口与设置有第一三通（7)和第二三通（10)的出水管（18)的一端连接，出水 管的另一端与减压泵连接，第一三通通过带孔橡胶塞（6)与第二银-氯化银电极（5)连接， 第二三通设置有压力传感器（9)，工程计算机（11)分别与压力传感器、示波器（8)和电导率 仪电极电连接，示波器分别与第一银-氯化银电极和第二银-氯化银电极电连接； 2) 向过滤池（1)通入待过滤水，使待过滤水浸没电导率仪电极、第一银-氯化银电极和 膜组件，启动减压泵，使膜组件的膜过滤流量恒定，通过第一银-氯化银电极和第二银-氯 化银电极测量膜组件的流动电势，通过压力传感器测量实时跨膜压差，在工程计算机中通 过Helmoltz - Schmolukovski公式转换成表观Zeta电位，通过观察膜组件的表观zeta电 位随随过滤时间的变化，监测膜组件的污染状态。
2. 根据权利要求1所述的一种原位监测膜组件污染的方法，其特征是第一银-氯化银 电极⑷与膜组件⑵的距离为2-3cm。
3. 根据权利要求1所述的一种原位监测膜组件污染的方法，其特征是连接膜组件出水 口（19)与第二银-氯化银电极（5)的出水管的长度为3-5cm。
【文档编号】G01N35/00GK104062450SQ201410317461
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】王捷, 杨军, 贾辉, 张宏伟 申请人:天津工业大学