一種中空纖維膜組件完整性檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于膜過(guò)濾處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用電學(xué)原理檢測(cè)技術(shù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水處理過(guò)程中超濾膜組件應(yīng)用日益廣泛，該技術(shù)不僅可以很好地去除水體中膠體顆粒，而且可以有效地屏障水體中病原微生物。然而，中空纖維膜組件在運(yùn)行過(guò)程中一旦出現(xiàn)破損，后果將很嚴(yán)重，特別是在生活飲用水處理中不但可導(dǎo)致急、慢性中毒，還可能導(dǎo)致流行性疾病的發(fā)生。因此，如何及時(shí)有效地檢測(cè)膜的破損情況，確保膜完整性對(duì)于飲用水安全、污水達(dá)標(biāo)排放等尤為重要。
[0003]從膜法水處理誕生，就伴隨著膜完整性檢測(cè)方法的研宄，目前膜完整性檢測(cè)方法主要有直接和間接完整性檢測(cè)方法，由于直接檢測(cè)的方法步驟繁瑣，在操作上不易實(shí)現(xiàn)，且難于在線檢測(cè)，因此間接檢測(cè)在實(shí)際應(yīng)用中受到專業(yè)人員的廣泛采用和國(guó)內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)的推薦。
[0004]間接檢測(cè)指通過(guò)檢測(cè)過(guò)濾水的水質(zhì)來(lái)反映膜的完整性，主要包括濁度檢測(cè)和顆粒計(jì)數(shù)法等，濁度大小主要取決于光的波長(zhǎng)以及顆粒大小、形狀和組成，不能反映水質(zhì)的微小變化，且易受到水中氣泡的影響；顆粒計(jì)數(shù)檢測(cè)方法則不適用于死端過(guò)濾，因?yàn)榉聪磿r(shí)形成的氣泡容易影響檢測(cè)結(jié)果。另外，華中科技大學(xué)學(xué)者王松林采用磁性納米顆粒為標(biāo)記物，通過(guò)測(cè)定超濾膜組件透過(guò)液的磁化率，判別各膜組件的完整性；韓國(guó)學(xué)者S00 Hoon Choi采用熒光發(fā)色粒子作為標(biāo)記物，通過(guò)熒光圖分析，估算流出顆粒質(zhì)量，判別膜組件的完整性，以上各種方法在實(shí)際應(yīng)用中都存在一定的局限性，開發(fā)快速、準(zhǔn)確、靈敏、連續(xù)、簡(jiǎn)便的膜完整性在線檢測(cè)方法目前已經(jīng)成為精確應(yīng)用超濾膜技術(shù)的焦點(diǎn)問題之一。
[0005]根據(jù)電學(xué)方程如下，
[0006]U=IXR=IX (?+?)
[0007]上式中，U為電路電壓，I為電路電流，R為電路總電阻，R1位可變電阻，R 2位固定電阻，由方程可知，當(dāng)電路可變電阻改變，必然引起電流的變化，固定電阻兩端電壓相應(yīng)改變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能快速、準(zhǔn)確、靈敏，且可以連續(xù)在線檢測(cè)膜完整性的中空纖維膜組件完整性檢測(cè)裝置。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:
[0010]一種中空纖維膜組件完整性檢測(cè)裝置，包括反應(yīng)器20，曝氣泵15通過(guò)管道依次與氣體流量計(jì)13和位于反應(yīng)器20底部的曝氣頭12連接；水泵3的出水口與出水管2的一端連接，出水管2的另一端位于反應(yīng)器20內(nèi)的上部；水泵3的進(jìn)水口與進(jìn)水管4的一端連接；進(jìn)水管4上安裝有第一對(duì)鉑絲探針7和第二對(duì)鉑絲探針5，第一電路17和第二電路16并聯(lián)接在5V的電源9上；第一對(duì)鉑絲探針7和第一固定電阻8串連在第一電路上；第一固定電容22與第一固定電阻8并聯(lián)；第二對(duì)鉑絲探針5和第二固定電阻6串連在第二電路上；第二固定電容21與第二固定電阻6并聯(lián)；第一固定電阻8的兩端通過(guò)導(dǎo)線與采集卡11聯(lián)連，第二固定電阻6的兩端通過(guò)導(dǎo)線與采集卡11聯(lián)連，采集卡11采集固定電阻6兩端的電壓和固定電阻8兩端的電壓，采集卡采集到的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線與電腦10連接并根據(jù)在線顯示電壓的變化來(lái)判斷中空纖維膜組件完整性。
[0011]本發(fā)明的中空纖維膜完整性檢測(cè)裝置是根據(jù)電學(xué)原理，利用數(shù)據(jù)采集裝置采集固定電阻兩端電壓變化，根據(jù)電壓信號(hào)變化規(guī)律判斷膜組件完整性，中空纖維膜組件完整性檢測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線檢測(cè)，不但靈敏度較高，運(yùn)行穩(wěn)定，且經(jīng)濟(jì)性也較好。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種中空纖維膜組件完整性檢測(cè)裝置(不包括圖中的1-浸沒式中空纖維膜組件)
[0013]圖2為本發(fā)明中空纖維膜組件完整性檢測(cè)裝置電路圖；
[0014]圖3為進(jìn)水管4上兩對(duì)鉑絲探針示意圖。
[0015]圖4為完整膜組件運(yùn)行過(guò)程中電壓值隨運(yùn)行時(shí)間的變化規(guī)律，圖中的前置探針為第一對(duì)鉑絲探針，后置探針表示第二對(duì)鉑絲探針。
[0016]圖5為破損膜組件運(yùn)行過(guò)程中電壓值隨運(yùn)行時(shí)間的變化規(guī)律，圖中的前置探針表示第一對(duì)鉑絲探針，后置探針表示第二對(duì)鉑絲探針。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]一種中空纖維膜組件完整性檢測(cè)裝置，包括反應(yīng)器20，曝氣泵15通過(guò)管道依次與氣體流量計(jì)13和位于反應(yīng)器20底部的曝氣頭12連接；水泵3的出水口與出水管2的一端連接，出水管2的另一端位于反應(yīng)器20內(nèi)的上部；水泵3的進(jìn)水口與進(jìn)水管4的一端連接；進(jìn)水管4上安裝有第一對(duì)鉑絲探針7和第二對(duì)鉑絲探針5，第一電路17和第二電路16并聯(lián)接在5V的電源9上；第一對(duì)鉑絲探針7和第一固定電阻8串連在第一電路上；第一固定電容22與第一固定電阻8并聯(lián)；第二對(duì)鉑絲探針5和第二固定電阻6串連在第二電路上；第二固定電容21與第二固定電阻6并聯(lián)；第一固定電阻8的兩端通過(guò)導(dǎo)線與采集卡11聯(lián)連，第二固定電阻6的兩端通過(guò)導(dǎo)線與采集卡11聯(lián)連，采集卡11采集固定電阻6兩端的電壓和固定電阻8兩端的電壓，采集卡采集到的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線與電腦10連接。
[0019]本發(fā)明的裝置的電路圖見圖2，圖2中的Rl為第一固定電阻8 ；R2為第二固定電阻6 ；C1為第一固定電容22 ；C2為第二固定電容21。a，b為第一對(duì)鉑絲探針7的兩個(gè)鉑絲探針，c，d為第二對(duì)鉑絲探針5的兩個(gè)鉑絲探針。
[0020]圖3所示進(jìn)水管4上兩對(duì)鉑絲探針。
[0021]下面舉例說(shuō)明本發(fā)明的裝置檢測(cè)中空纖維膜組件完整性
[0022]實(shí)施例1
[0023]將中空纖維膜組件完整性檢測(cè)裝置的進(jìn)水管4的另一端與浸沒式中空纖維膜組件I連接起來(lái)；該膜組件是由200根PVDF中空纖維膜絲澆筑而成，膜絲外徑為1.2mm，反應(yīng)器中裝滿電導(dǎo)率為0.65 X 14 μ S/cm的海水，水泵3為蘭格BT-100型蠕動(dòng)泵，轉(zhuǎn)速為60，曝氣強(qiáng)度為10L/min ;第一固定電阻8和第二固定電阻6均為100 Ω ;第一固定電容22和第二固定電容21均為470uF ;采集卡11型號(hào)為USB-1208FS。
[0024]連接完成后，啟動(dòng)電源，然后啟動(dòng)蠕動(dòng)泵(水泵3)等運(yùn)行到進(jìn)水管4及中空纖維膜組件內(nèi)沒有氣泡后，啟動(dòng)曝氣泵。
[0025]在膜組件完整的情況下，采集到的電壓信號(hào)如圖4，由于水質(zhì)和電路噪聲的干擾，信號(hào)在0.02V范圍內(nèi)波動(dòng)；人為剪斷一根膜絲，采集到電壓信號(hào)變化如圖5所示，當(dāng)氣泡通過(guò)探針時(shí)，采集到固定電阻兩端的電壓信號(hào)變化在圖5中顯示出來(lái)，進(jìn)而可以通過(guò)觀察信號(hào)波動(dòng)范圍判斷膜組件破損情況。
[0026]中空纖維膜組件完整性檢測(cè)裝置在檢測(cè)時(shí)，當(dāng)原水經(jīng)過(guò)浸沒式中空纖維膜組件后通過(guò)進(jìn)水管4內(nèi)部的第一對(duì)鉑絲探針7和第二對(duì)鉑絲探針5，形成通路，出水相當(dāng)于可變電阻R1，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，膜組件無(wú)破損，出水電導(dǎo)率變化較小，相應(yīng)的電壓變化也較?。黄貧猱a(chǎn)生無(wú)數(shù)小氣泡在反應(yīng)器中，當(dāng)膜組件出現(xiàn)破損，氣泡將會(huì)通過(guò)膜絲破損處進(jìn)入進(jìn)水管4，當(dāng)氣泡通過(guò)探針，由于氣泡電導(dǎo)率比水的小，引起電阻變大，相應(yīng)的固定電阻兩端電壓變小。從而通過(guò)觀察電壓信號(hào)變化規(guī)律，判斷膜組件是否出現(xiàn)破損。本發(fā)明的裝置適宜于海水淡化預(yù)處理等水質(zhì)電導(dǎo)率較高的領(lǐng)域，以保證裝置的靈敏度，若水質(zhì)電導(dǎo)率較低，氣泡通過(guò)探針引起的電阻變化太小，相應(yīng)的固定電阻兩端電壓變化也非常小，影響裝置的靈敏性，所以應(yīng)適當(dāng)投加電解質(zhì)提高處理原水的電導(dǎo)率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種中空纖維膜組件完整性檢測(cè)裝置，包括反應(yīng)器(20)，曝氣泵(15)通過(guò)管道依次與氣體流量計(jì)(13)和位于反應(yīng)器(20)底部的曝氣頭(12)連接；水泵(3)的出水口與出水管(2)的一端連接，出水管(2)的另一端位于反應(yīng)器(20)內(nèi)的上部；水泵(3)的進(jìn)水口與進(jìn)水管(4)的一端連接；進(jìn)水管(4)上安裝有第一對(duì)鉑絲探針(7)和第二對(duì)鉑絲探針(5)，第一電路(17)和第二電路(16)并聯(lián)接在5V的電源(9)上；所述第一對(duì)鉑絲探針(7)和第一固定電阻(8)串連在第一電路上；第一固定電容(22)與第一固定電阻(8)并聯(lián)；所述第二對(duì)鉑絲探針(5)和第二固定電阻(6)串連在第二電路上；第二固定電容(21)與第二固定電阻(6)并聯(lián)；第一固定電阻(8)的兩端通過(guò)導(dǎo)線與采集卡(11)聯(lián)連，第二固定電阻(6)的兩端通過(guò)導(dǎo)線與采集卡(11)聯(lián)連，采集卡(11)采集固定電阻(6)兩端的電壓和固定電阻⑶兩端的電壓，采集卡采集到的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線與電腦(10)連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中空纖維膜組件完整性檢測(cè)裝置，該裝置包括反應(yīng)器，曝氣裝置，水泵，在連接水泵的進(jìn)水管上安裝有兩對(duì)鉑絲探針，二個(gè)電路并聯(lián)接在5V的電源上；每一對(duì)鉑絲探針各自與一個(gè)固定電阻串連在電路上，每個(gè)電阻還并聯(lián)一個(gè)固定電容，每個(gè)固定電阻兩端通過(guò)導(dǎo)線與采集卡聯(lián)連，采集卡采集固定電阻兩端的電壓通過(guò)數(shù)據(jù)線與電腦連接并根據(jù)在線顯示電壓的變化來(lái)判斷中空纖維膜組件完整性。本發(fā)明根據(jù)電學(xué)原理，利用數(shù)據(jù)采集裝置采集固定電阻兩端電壓變化，根據(jù)電壓信號(hào)變化規(guī)律判斷膜組件完整性，本發(fā)明的裝置，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線檢測(cè)，不但靈敏度較高，運(yùn)行穩(wěn)定，且經(jīng)濟(jì)性也較好。
【IPC分類】C02F1/44, B01D65/10
【公開號(hào)】CN104888611
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510264009
【發(fā)明人】王捷, 黨安虎
【申請(qǐng)人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月21日