一种全自动膜性能快速评价装置的制作方法

本实用新型涉及污水快速评价装置技术领域，特别是涉及一种全自动膜性能快速评价装置。

背景技术：

膜技术作为21世纪绿色新型水处理技术，正日益显示它的优越性。该技术物理分离、无二次污染、运行条件适中等优势，使得其在废水处理、海水淡化、资源回收利用等方面越来越受到各大行业的青睐。其中，PVDF超滤膜已广泛应用于工业废水、市政污水、饮用水、海水淡化等预处理和深度处理工艺。但是，目前市场上存在的PVDF超滤膜大多数存在膜易污染问题，导致渗透性能大幅衰减，用户使用成本上升，严重影响其经济性，一定程度上降低了该技术的经济性。膜污染性能作为衡量超滤膜好坏的一项重要指标，现有的膜性能检测装置普遍存在操作复杂、工作量大、人为误差大等问题，同时难以实现在线监测，无法满足膜技术工程应用的需求。因此，提供一种高效、操作简便、在线监测的膜性能评价装置非常重要。

技术实现要素：

本实用新型针对现有膜抗污染性能以及临界通量测试方法的不足，提供一种全自动的膜性能快速评价装置，可以在膜丝生产过程中使用少量的膜丝快速表征出膜丝的抗污染能力为保证产品质量提供一个重要依据；也可以利用少量膜丝测试出实际污水体系中膜的临界通量，为膜产品的稳定运行提供一个重要的工艺参数。

本实用新型所采用的技术方案是：一种全自动膜性能快速评价装置，包括依次连接在原液罐出水口与原液罐顶部敞口之间的输送泵、膜组件和流量调节阀，其中：输送泵到膜组件的进水口之间的管路上并联安装有一个压力传感器；

膜组件, 包括浓水出口和渗透液出口；

浓水出口，与流量调节阀进口通过管路连接, 并且与流量调节阀之间的管路上并联安装有一个压力传感器；

渗透液出口，通过渗透管路与流量传感器进口相连接，渗透液出口与流量传感器进口相连接的管路上并联安装有一个压力传感器；流量传感器出口通过管路连接到原液罐顶部敞口处；

流量传感器、压力传感器、输送泵、无纸记录仪、测试启动开关和测试模式切换开关分别通过电缆与PLC控制装置相连接。

进一步地，输送泵和膜组件之间的管路上并联有一个缓冲阻尼器，用于消除蠕动泵工作中产生的流体脉冲，以稳定测试过程。

进一步地，原液罐出水口与原液罐顶部敞口之间至少并列连接有两组的输送泵、膜组件和流量调节阀。

进一步地，输送泵为蠕动泵、隔膜泵、离心泵和柱塞泵中的任意一种。

进一步地，压力传感器为扩散硅压力传感器，输出信号为4-20mA，量程0-0.6MPa，用于测定进水口的压力P1。膜组件浓水出水口与精密针阀之间的管路上还并连有一个以上所提到的压力传感器，用于测定浓水口压力P2。

进一步地，测试启动开关和测试模式切换开关为两位开关，并且均通过电缆与PLC控制装置相连接，用于控制测试启动和测试模式切换。

进一步地，流量调节阀为精密针阀，可调节浓水侧液体流量，通过阀的调整使膜的过滤方式在死端过滤和错流过滤之间切换。

进一步地，原液罐为不小于2L的PP材质或玻璃材质的带盖水槽，盖上开有孔，原液罐中盛装的模拟体系污水或者实际体系污水。

进一步地，膜组件内的膜丝可快速更换，膜丝外侧空间与内侧空间相互隔离的方式为胶封，或者通过针头连接。膜组件的产水口后接有流量传感器，输出信号为4-20mA，传感器测定量程为0-200ml/min，用于测定产水流量V产，流量传感器另一端的管路接回到原水罐中。

本实用新型中，小型膜组件的产水口与流量传感器之间的管路上并联有一个以上所提到的压力传感器，用于测定渗透测压力P3。

本实用新型中，至少含有两个测试通道，用于平行对比不同膜之间抗污染性能的差异。

本实用新型中，所有压力传感器和流量传感器分别与PLC控制装置上模拟量输入端子相连接，输送泵的控制信号端子与PLC控制装置上数字量输出端子相连接，PLC控制装置上数字量输入端子上连接有一个开关K1用于切换恒压或恒流测试模式，还连接一个开关K2用于启动测试。

本实用新型中，恒流模式指的是控制进水口压力P1恒定，恒流模式指的是控制产水量V产恒定。

本实用新型中，可以在PLC控制装置中输入产水流量设定值V产s（0-200ml/min）或进水口压力设定值P1s（0-2bar），并且产水流量设定值V产s或进水口压力设定值P1s与产水口流量传感器测定的实际值V产p或进水口处压力传感器测定的进水口压力实际值P1p通过PLC控制装置中的PID控制功能计算反馈某一控制量对输送泵进行调节，使其达到恒压测试过程或恒流测试过程。

本实用新型中，在PLC控制装置中写入了计算跨膜压差ΔP以及膜渗透通量J的计算式，

ΔP=0.5*（P1p+P2p）-P3p，

J=V产p/(S * ΔP)

式中S为膜面积，单位为m²。

本实用新型中，无纸记录仪与PLC控制装置连接，可实时读取PLC控制装置中各个传感器的压力以及流量测定值，以及已经计算好的跨膜压差ΔP以及膜渗透通量J，并且在测试启动1分钟后将膜渗透通量J随时间的变化的曲线自动记录。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的快速评价装置，可以在膜丝生产过程中使用少量的膜丝快速表征出膜丝的抗污染能力为保证产品质量提供一个重要依据；也可以利用少量膜丝测试出实际污水体系中膜的临界通量，为膜产品的稳定运行提供一个重要的工艺参数。

附图说明

图1为一种全自动膜性能快速评价装置的结构原理图；

图2为快速评价装置的测试结果图。

其中：1-原液罐，2-流量传感器，3-压力传感器，4-输送泵，5-缓冲阻尼器，6-小型膜组件，7-流量调节阀，8-PLC控制装置，9-无纸记录仪，10-测试启动开关，11-测试模式切换开关。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。

如图1所示，一种全自动膜性能快速评价装置，包括依次连接在原液罐1出水口与原液罐1顶部敞口之间的输送泵4、膜组件6和流量调节阀7，其中：

输送泵4到膜组件6的进水口之间的管路上并联安装有一个压力传感器3；

膜组件6, 包括浓水出口和渗透液出口；

浓水出口，与流量调节阀7进口通过管路连接, 并且与流量调节阀7之间的管路上并联安装有一个压力传感器3；

渗透液出口，通过渗透管路与流量传感器2进口相连接，渗透液出口与流量传感器2进口相连接的管路上并联安装有一个压力传感器3；流量传感器2出口通过管路连接到原液罐1顶部敞口处；

流量传感器2、压力传感器3、输送泵4、无纸记录仪9、测试启动开关10和测试模式切换开关11分别通过电缆与PLC控制装置8相连接。

在上述实施例中，输送泵和膜组件之间的管路上并联有一个缓冲阻尼器，用于消除蠕动泵工作中产生的流体脉冲。原液罐1出水口与原液罐1顶部敞口之间至少并列连接有两组的输送泵4、膜组件6和流量调节阀7。输送泵4为蠕动泵、隔膜泵、离心泵和柱塞泵中的任意一种。输送泵的种类可以优先选择带有步进电机的蠕动泵，流量可调范围在0-1L/min。压力传感器为扩散硅压力传感器，输出信号为4-20mA，量程0-0.6MPa，用于测定进水口的压力。

在上述实施例中，测试启动开关10和测试模式切换开关11为两位开关，并且均通过电缆与PLC控制装置8相连接，用于控制测试启动和测试模式切换。流量调节阀7为精密针阀，可调节浓水侧液体流量，通过阀的调整使膜的过滤方式在死端过滤和错流过滤之间切换。原液罐1为不小于2L的PP材质或玻璃材质的带盖水槽，盖上开有孔，原液罐中盛装的模拟体系污水或者实际体系污水。膜组件6内的膜丝可快速更换，膜丝外侧空间与内侧空间相互隔离的方式为胶封，或者通过针头连接。膜组件由可拆卸的产水端和壳体组成，壳体下端为原液进水口，上端侧面为浓水排水口，产水端与壳体的连接方式为螺纹或卡箍连接，产水端与膜丝相连，膜丝外侧空间与内侧空间相互隔离的方式可以是胶封，也可以是通过针头连接，在选择针头连接时，针头需插入膜丝内孔至少深5mm，并且在膜丝与针头的交界处用快速固化的胶水进一步密封，例如热熔胶，环氧树脂，聚氨酯等，膜丝另一端也使用快速固化的胶水进行密封。

该全自动膜性能快速评价装置，首先配置0.5g/L的牛血清蛋白溶液2L至于原液罐1中，通过针头安装10根左右膜丝，针头与膜丝之间用热熔胶进行进一步密封，膜丝另一端也使用热熔胶进行封死，待胶固化后装入小型膜组件壳体内并用卡箍固定连接，将精密针阀调整到完全打开的状态，将测试模式切换开关置于恒压模式下，在PLC控制装置中设置进水口压力P1s为1.0bar，按下测试启动按钮，缓慢调节精密针阀观察无纸记录仪上进水口压力实际值P1p的变化，当接近1.0bar停止调整，1分钟后无纸记录仪开始自动记录渗透通量J随时间t变化的曲线，曲线如图2所示。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。