CN110621998B - 水处理中的膜完整性监测 - Google Patents

Abstract

一个实施方案提供了这样的一种系统，其包括：至少两个水分析仪，其中所述至少两个水分析仪中的至少一个位于净化装置上游并且其中所述至少两个水分析仪中的至少另一个位于所述净化装置下游；至少一个处理器；和存储设备，所述存储设备储存可由所述处理器执行的指令，从而：接收来自所述至少两个水分析仪的水分析数据，其中所述水分析数据包括与膜完整性有关的信息；基于所接收的对应于系统属性的数据，确定用于计算膜完整性的算法；和使用所确定的算法，基于所接收的水分析数据计算所述膜完整性。描述并且要求保护了其他方面。

Description

水处理中的膜完整性监测

技术领域

本发明总体上涉及水处理，并且更具体涉及水过滤质量和膜完整性的快速、实时检测。

背景

在世界范围内，对于社区和政府来说，洁净的水是重要的问题。用于清洁水的设施的尺寸范围从非常小且初步的到大且复杂的。我们正在见证增加的自然资源利用、社会的增加的水用量和上升的水中污染物水平的趋势。在对水的需求上升的同时，洁净水源的可获得性却正在逐渐降低。水处理的改进可以缓解这些问题。

一种用于清洁水的方法是使用膜(例如，过滤器等)以移除水中不需要的污染物(例如，粒子、病原体、重金属等)。当前监测用于水处理的膜的有效性的方法包括使用浊度计连续测量过滤系统下游的水的浊度或其他性质。这种测量形式确定了在通过过滤器架上的一组过滤器过滤之后在水中残留的不希望的粒子或病原体的量。因此，该测量基本上测量了过滤器架的组合的一组过滤器是否按照需要(例如按照管理机构所设定)发挥作用。

简述

总而言之，一个方面提供了一种系统，其包括：至少两个水分析仪，其中所述至少两个水分析仪中的至少一个位于净化装置上游并且其中所述至少两个水分析仪中的至少另一个位于所述净化装置下游；至少一个处理器；和存储设备，所述存储设备储存可由所述处理器执行的指令，从而：接收来自所述至少两个水分析仪的水分析数据，其中所述水分析数据包括与膜完整性有关的信息；基于所接收的对应于系统属性的数据，确定用于计算膜完整性的算法；和使用所确定的算法基于所接收的水分析数据计算所述膜完整性。

另一个方面提供了一种方法，其包括：接收来自所述至少两个水分析仪的水分析数据，其中所述水分析数据包括与膜完整性有关的信息；确定用于基于对应于系统属性的所接收的数据计算膜完整性的算法；和使用所确定的算法基于所接收的水分析数据计算所述膜完整性，其中所述至少两个水分析仪中的至少一个位于净化装置上游并且其中所述至少两个水分析仪中的至少另一个位于所述净化装置下游。

另一个方面提供了一种装置，其包括：至少一个水净化装置；至少两个水分析仪，其中所述至少两个水分析仪中的至少一个位于所述至少一个水净化装置上游并且其中所述至少两个水分析仪中的至少另一个位于所述至少一个水净化装置下游；至少一个处理器；和存储设备，所述存储设备储存可由所述处理器执行的指令，从而：接收来自所述至少两个水分析仪的水分析数据，其中所述水分析数据包括与膜完整性有关的信息；基于所接收的对应于系统属性的数据，确定用于计算膜完整性的算法；和使用所确定的算法基于所接收的水分析数据计算所述膜完整性。

前面是概述，并且因此可以含有详情的简化、概括和省略；因此，本领域技术人员将理解概述仅为说明性的并且并非意在以任何方式限制。

为了更好地理解实施方案连同它们的其他和另外的特征和优点，参考以下结合附图的描述。本发明的范围将在所附权利要求中指出。

几幅附图的简述

图1是示出实例装置设备的框图。

图2A是示出过滤监测系统的示意图。

图2B示出了来自图2A的浊度仪器的随时间以mNTU测量的合并流出物的测量值。

图3是示出在实施方案中的直接膜完整性测试的结构图。

图4A是示出过滤监测系统的实施方案的示意图。

图4B示出了来自图2A的浊度仪器的随时间以mNTU测量的合并流出物的测量值。

图5A是示出在一个实施方案中的实时直接膜多重测试的结构图。

图5B示出了来自图5A的系统的膜完整性随时间的测量值。

图6A是示出在一个实施方案中的MBR直接膜完整性测试的结构图。

图6B示出了来自图6A的系统的膜完整性随时间的测量值。

详细描述

将容易地理解的是，除了所描述的示例实施方案以外，如在本文中的附图中总体上描述并且示出的实施方案的组件可以以各种各样不同的构造排列和设计。因此，如在附图中表示的以下示例实施方案的更详细的描述并非意在限制所要求保护的实施方案的范围，而仅是作为示例实施方案的代表。

在整个本说明书中提及“一个实施方案”或“实施方案”(等等)意指在至少一个实施方案中包括与实施方案结合描述的具体的特征、结构或特性。因此，短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”等等在整个本说明书中的各个位置的出现并非必须均指代同一个实施方案。

此外，在一个或多个实施方案中所描述的特征、结构或特性可以以任何适合的方式组合。在以下描述中，提供了许多具体细节以给出对示例实施方案的彻底理解。然而，相关领域的技术人员将会意识到，可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下或者使用其他方法、组件、材料等实施多个实施方案。在其他实例中，未示出或详细描述公知的结构、材料或操作。预期以下描述仅借助了举例的方式，并且其仅示出了某些示例实施方案。

用于测量过滤系统的有效性的常规系统具有低灵敏度和响应，并且不能实时确定膜或过滤器是否接近故障。此外，当故障变得大到足以使用常规系统检测时，过滤系统可能会严重受损，并且许多膜或过滤器受损。操作员之后必须将整个过滤架停用，这花费时间、金钱并且减少设施的洁净水输出。

此外，因为用于测量过滤有效性的常规技术不是高灵敏的，操作员需要以预定间隔(通常每天一次)将过滤支架停用，以手动检查膜和过滤器的缺陷或故障，例如通过进行测试膜完整性的压力试验。将支架停用代价非常高并且手动检查膜和过滤器非常耗时。因此，当前用于确定水过滤膜有效性的方法具有许多缺点。典型的过滤有效性方法使用水分析仪测量水的一些参数，例如用于测量浊度的浊度计、用于测量有机碳的粒子计数器、用于测量总有机碳的总有机碳分析仪等。因为浊度计可以测量来自膜架的参数，并且来自每个膜的流出物被来自其他膜的流出物稀释，使用常规浊度计的操作员不能足够快地检测膜故障或确定哪个膜可能已经故障。

对于水处理设施的操作员来说所需要的方法是具有检测由破裂或降解的膜引起的膜完整性的小变化从而可以快速检测问题并且随后对其进行矫正的方式。

根据本发明，实施方案提供了用于实时和快速检测与水过滤有关的膜破裂或劣化的系统和方法。如在本文中所述的系统和方法提供了感测来自水过滤系统的流出物的质量或水属性包括膜完整性的更准确的方式。例如，归因于检测膜完整性随时间的小变化的能力，系统和操作员可以更早检测过滤系统的问题。此外，如在本文中所述的系统和方法提供了当在流出物中存在较低水平的不需要的粒子、病原体或其他组分时检测水过滤膜的问题的方式。此外，因为如在本文中所述的系统和方法可以准确地确定不可接受的劣化或膜破裂在何时发生，不需要将膜和/或过滤支架完全停用来检查并且矫正单个故障膜模块。

参照图1，描述设备1000，例如用作观察装置的设备。设备1000包括从存储器1004获取数据和/或指令并且以常规方式执行所获取的指令一个或多个微处理器1002(统称为CPU 1002)。存储器1004可以包括任何有形的计算机可读介质，例如持久性存储器如磁盘和/或光盘、ROM和PROM以及易失性存储器如RAM。

CPU 1002和存储器1004通过常规相互连接1006彼此连接，所述常规相互连接在该说明性实施方案中为总线并且将CPU 1002和存储器1004连接至一个或多个输入设备1008和/或输出设备1010、网络接入电路1012和方位传感器1014。输入设备1008可以包括，例如键盘、小键盘、触敏屏幕、鼠标和麦克风。输出设备1010可以包括显示器——如液晶显示器(LCD)——和一个或多个扬声器。网络接入电路1012通过计算机网络发送和接收数据。方位传感器1014在三个维度上测量设备1000的方位并且通过相互连接1006向CPU 1002报告所测量的方位。这些方位传感器可以包括，例如加速度计、陀螺仪等，并且可以用于确定用户的位置。

例如在图1中概述的信息处理设备电路通常可以用于设备如水监测设备、过滤监测设备、水处理设施装备、平板电脑(tablets)、智能电话、个人计算机设备，和/或可以用于类似应用的电子设备。

现在参照图2A，示出了具有流入(上游)和合并流出(下游)物流的膜架的示意图作为用作在本文中的实例的示例系统设置。对于常规过滤监测系统来说，如在图2A中所示的系统的设置是典型的。流体从流入部10流向过滤器架20并且之后流向合并流出部30。通用浊度仪器40可以位于合并流出物流上。在这个实例中，如果合并流出物等于或超过15分钟内0.150NTU的测量值，则可能标志已经发生膜的劣化或膜破裂。因此，可以将膜架关闭并且可以进行压力试验以测试膜完整性。在图2B中的图表示出了来自通用浊度仪器的随时间以mNTU测量的合并流出物的测量值。

现在参照图3，根据在本文中使用的实例并且再次根据常规技术示出了具有流入物流和合并流出物流的膜架的示意图。除了如以上针对图2所描述进行的工序以外，可以进行离线压力衰减试验以用于直接膜完整性试验。示出了显示膜模块经历压力试验的示意图。压力试验可以包括放置与进料和滤液管线在一条线上的过滤器模块，以及相关的通风口、各种阀、压力计和压缩空气供给源。

如美国环保局(EPA)和州管理机构根据LT2强化地表水处理法规(EnhancedSurface Water Treatment Rule)所要求，在用于间接和直接饮用用途和再利用的水的处理中使用的螺旋纤维素和中空纤维膜如微滤(MF)、超滤(UF)、纳米过滤(NF)和反渗透(RO)需要连续的膜完整性监测和离线膜衰减压力测试。测试导致过滤器需要使用如在本文中所述的压力测试周期性地(通常每天一次)手动测试。

传统上，膜完整性测试需要两种途径。第一种途径包括间接膜完整性测试，其需要由任何数量的膜模块组成的膜过滤架以使浊度计在适当位置以基于连续运行或根据LT2法规来连续测量所有膜模块的合并流出物或渗透物的浊度。当确定合并流出物(洁净饮用水)或渗透物的浊度为在15分钟的持续时间段内0.150NTU以上时，必须将膜架关闭停用并且如以上所描述进行直接完整性测试。将架关闭会由于减少输出而耗费设施成本。

间接膜试验是基于过时且陈旧(超过20年以前)的浊度分析技术的浊度阈值试验。浊度测量本身是来自在过滤架中的膜过滤器的合并渗透物的稀释倍数的函数。例如，可以存在20个平行的过滤器，并且污染的受损水(breach water)可能会污染来自正常工作的过滤器的其他流出物。此外，因为没有测量到膜架的进料水的浊度，所以0.150NTU的阈值没有提供关于膜完整性性能的信息，并且没有确定进料水和渗透物之间的浊度差。

现有技术缺少足够的灵敏度和响应以提供早期预警检测或实时预测的膜破裂。常规浊度计(除Hach TU浊度计外)不能用于本申请。用于确立0.150NTU阈值的浊度计基于因为流出物稀释而在使用现有技术测量之前12分钟至15分钟发生的浊度事件以及两个浊度计之间的行程时间。

因此，通常地，实际浊度事件从未当时或实时测量。这种使用陈旧的浊度分析事件监测的浊度阈值途径的结果增加了未检测到的膜破裂的风险，这使得病原体或不希望的污染物可能存在逃逸，它们穿过膜过滤屏障并且进入成品经处理的水中。因此，在使用过时技术的情况下，污染物在检测时就已经进入成品水中。

直接膜完整性测试需要在生产中取出膜过滤架以用于使用压力衰减测试进行膜完整性评价。如果压力衰减试验失败，将膜架停用以进行维护并且替换故障膜模块。将架停用可能会浪费时间和资源。此外，因为间接膜完整性测试不能确定哪个膜或哪组膜故障，需要将整个架停用。

直接膜完整性测试通过以下触发：a)如通常从连续间接膜完整性测试得到的超过15分钟内0.150NTU的阈值的浊度，或b)必须对每个膜单元以该单元每运行一天不少于一次的频率进行完整性试验。因此，直接膜完整性测试因为是劳动密集的而对于运行来说是明显的痛点，需要将膜架离线，因此增加了水过滤的间接成本。

不能对在水处理中使用的另一种类型的过滤器、膜生物反应器(MBR)过滤器进行压力衰减测试，并且因此其没有资格用于病原体log移除消毒分(removal disinfectioncredit)。在不具有病原体log移除消毒分的情况下，水处理过程需要额外的病原体log移除分技术，如MF、UF、NR和RO，这增加水过滤的总成本。log移除是对数移除(即100的因数表示99％的移除并且得到2log分，10的因数是1的移除)。可以通过向流入物掺加替代的病原体来测试过滤器系统的log移除，并且过滤器系统测量在流出物中的病原体。然而，当使用常规系统时，不存在实时测量一个或多个膜的完整性的过程。实施方案使用log移除的替代物并且允许实时、使用中的完整性检测。

图4A示出了如使用如在本文中所描述的系统和方法的实施方案改进的具有流入物流和合并流出物流的过滤器架的示意图。不同于与常规技术一样仅具有单一通用水分析仪40(例如，浊度计(nephelometer)、浊度仪(turbidimeter)、粒子计数器等)作为系统的流出侧，流入物流和合并流出物流二者各自含有至少一个相关的浊度计，其可以包括高灵敏度TU浊度仪器，如以下更详细描述的。因此，第一浊度仪40测量流出物流30的浊度并且第二浊度仪50测量流入物流10的浊度。如在以下方程式中所示，LR_现场是作为时间的函数的瞬时log移除变化：

LR_现场等于以流入物的NTU测量的浊度除以流出物的以NTU测量的浊度的商的以10为底的对数。在图4B中的图表示出了针对在图4A中所示的构造的随时间作图的LR_现场和EFFce浊度。因此，实施方案提供了实时、在线、并且没有过滤中断的方法以确定膜劣化，所述膜劣化可以包括膜破裂。

图5A示出了在示例实施方案中的具有流入物流和合并流出物流的过滤器架的示意图。流入物流和合并流出物流这二者各自含有至少一个相关的TU浊度仪器。在一个实施方案中，TU浊度仪器可以与单一或多组膜结合。在一个实施方案中，取样系统60可以从给定的膜或一组膜中获取流出物样品并且将样品输送至第三浊度仪70。这种布置允许系统和操作员通过更快速地测量水属性来检测膜性能的变化，因为浊度测量与一个或一组膜单元相关。换句话说，操作员能够确定哪个膜或哪几组膜正在经历膜完整性的变化，而不需要测试在整个架内的每个膜。如在以下方程式中所示，LR_现场mm是指定膜模块的瞬时膜完整性log移除。

LR_现场mm等于以流入物的NTU测量的浊度除以流出物的以NTU_mm测量的浊度的商的对数。在图5B中的图表示出了针对在图5A中所示的构造的随时间作图的LR_现场mm。

图6A示出了进行MBR直接膜完整性测试的实施方案的用于过滤的膜的示意图。系统考虑了混合液悬浮固体(MLSS)和合并流出物之间的时间延迟，其以在罐中的停留时间的NTU函数测量。因此，以下示出了用于评价膜完整性的示例算法。

膜完整性算法定义

LR_i＝在已知膜系统完整时确定的正在运行的最终用户的膜系统的固有log移除值(常数)。

LR_现场＝作为时间的函数的log移除变化

在过滤器中的停留时间＝t₂-t₁

移除的当前现场值。

S＝(LR_现场-LR_i)/当前性能和预期性能之间的差

如果

(下文中的方程式(i))，则表示过滤在时间段τ1内低于LRi(可能膜故障)

边界条件：如果

则尽管log移除低于预期，这可能是因为流入物(Inf_NTU)过低

如果

则方程式(i)是相关的并且表示膜故障

完整性事件检测的逻辑：如果

且

则完整性事件/事件

为了预测膜故障或劣化，可以使用如在控制理论(Control Theory)中的可以用于预测膜完整性事件的时间导数(

和二阶导数

来实现。可能需要过滤浊度信号以在进行求导之前排除较小浊度事件。通常在预测系统中使用的回归分析也可以用于求得最近浊度测量值的当前斜率(

二阶微分

可以用于判断斜率变化。图6B示出了在图6A中的构造的LR现场和EFFce的测量值。

实施方案使用至少一个灵敏、快速响应浊度仪，例如Hach TU5000系列浊度仪或作为Hach TU5400的具体实例。一个实施方案使用未加压的测试方法和log移除阈值计算途径，其使用两个灵敏、快速响应时间仪器以测量膜的性能并且输出浊度分析数据。实施方案使用至少一个测量上游进料水的仪器和至少一个测量过滤架的渗透物的另外的仪器。使用这些测量，实施方案计算当前膜完整性并且预测将来的膜完整性的变化、膜的劣化或灾难性的膜破裂。这种未加压的途径不仅提供如在本文中所描述的其他优势，而且还使得MBR过滤器(如果被管理机构批准)有资格用于病原体log移除消毒分。

在一个实施方案中，设备不限于浊度的用途。根据用于水处理的膜过滤器或过滤器的类型，来自灵敏粒子计数(粒子计数和尺寸)的测量值、总碳(无机和有机或总有机碳)、电导率等也可以用于确定膜的性能、当前的膜完整性状态和灾难性的膜破裂的预测。此外，可以同时采用以上设备和技术的组合作为到事件监测设备的输入。log移除可以适用于检测在本文中列出的许多类型的污染物的测量值。例如，可以通过系统检测病原体如隐孢子虫属(cryptosporidium)(常见的饮用水污染物并且尺寸为～3微米)。

水质和借助浊度计的测量可以部分基于不同的系统属性。系统属性可以包括通过系统进行的过滤的类型、系统的流量、流入水的条件和流出水的期望条件。

将在本文中通篇使用充当浊度计的浊度仪的实例以方便阅读。然而，如本领域技术人员所理解的，可以使用不同的设备，例如用于测量浊度的浊度计、用于测量有机碳的粒子计数器和用于测量总有机碳的总有机碳分析仪。在一个实施方案中，可以在过滤系统的流入侧上放置至少一个灵敏、快速响应浊度计，并且可以在过滤系统的流出(渗透物)侧上放置另外至少一个灵敏、快速响应或高灵敏度浊度计。在一个实施方案中，可以将流入物和流出物仪器时间同步。换句话说，可以将流入物和流出物仪器校准以使得当水进入过滤架并且当水离开过滤架时它们测量相同的水。例如，如果水花费15秒流经过滤器架，则可以将系统设定为使得下游浊度计输出与上游浊度计数据相比偏离15秒。这样的时间同步使得系统能够更准确地确定过滤架是否如预期运行。

可以以基于操作员选择的要求的间隔测量流入物和流出物随时间的浊度。例如，操作员可以指示应当以10秒的间隔、分钟间隔等进行测量。为了计算膜系统的变化，系统可以使流入物测量读数除以流出物测量读数并且对商取log，并且随时间记录和作图。可以通过测量现场log移除变化来快速检测膜过滤系统的破裂。归因于确定比预期小的log商或通过确定log商趋势为在一个方位上，可以确定破裂。换句话说，变化的斜率可以预测膜过滤系统的灾难性的或较小的故障，例如阻塞、小裂口等。因此，系统可以用作膜过滤器故障的预测指标。增加测量的频率使数据的分辨率增加，并且可以得到较快的故障事件检测。

因此，实施方案将当前的强制的间接和直接完整性测试组合为提供预警检测和膜或过滤器劣化(包括膜或过滤器破裂)预测的一个试验，而不需要使膜架离线。这降低了膜过滤中的维护和人工成本并且明显保证了对消费者增加的保护。此外，实施方案提供了可以由管理机构使用以使得病原体log移除消毒分能够用于MBR过滤器的方式。

实施方案提供了可以用于检测和分离故障膜模块、膜模块组或完整膜模块架的连续监测的度量标准(metric)。换句话说，浊度计，例如灵敏、快速响应浊度仪，可以测量来自单一膜模块、膜模块组或全部膜模块架的流出物。因此，系统可以检测和分离故障的膜模块。在检测膜劣化时，系统可以采取降低对水造成污染的可能性的操作。例如，系统可以将膜或膜组分离，使水转向，使到膜或膜组的水流停止，使整个系统停止等。

对于所使用的膜的类型来说，实施方案可以是用户编程的。尽管实施方案可以使用浊度计检测浊度，但是也公开了其他应用。例如，用于浊度、灵敏粒子计数(粒子计数和尺寸)、总碳(无机和有机或总有机碳)、电导率、光处理、病原体、离子、pH、沉淀物、淤泥、重金属等的过滤器模块可以与系统一起使用。因此，除了浊度以外，浊度计还可以检测许多水属性的水平。在一个实施方案中，可以基于过滤器模块、流动速率、流入水的质量、流出水的期望质量等改变分析和可预测性。在检测膜完整性的变化时，实施方案可以向在设施现场或不在设施现场的处理者或员工报警，并且还可以如以上所讨论的针对系统进行额外操作。

设备1000的许多组件储存在存储器1004中。具体地，在这个说明性实施方案中3D显示逻辑1030是来自存储器1004的在CPU 1002内执行的一个或多个计算机过程的全部或一部分，但是也可以全部或部分使用数字逻辑电路执行。如在本文中所使用的，“逻辑(logic)”是指(i)作为在一个或多个计算机处理内的计算机指令和/或数据执行的逻辑和/或(ii)在电子电路中执行的逻辑。图像1040是代表可以储存在存储器1004中的一个或多个图像和/或视图的数据。

本公开已经出于说明和描述的目的提供，但是并非意在穷举或限制。许多改进和变化对于本领域普通技术人员来说将会是显而易见的。选择并且描述实施方案，从而解释原理和实际应用，并且使得本领域其他普通技术人员能够因为具有适用于所考虑的具体用途的各种改进的多个实施方案而理解本公开。

尽管已经在本文中描述了说明性的实施方案，应该理解的是，实施方案不限于那些精确的实施方案，并且可以由本领域技术人员在其中做出各种其他改变和改进，而不脱离本公开的范围或精神。

Claims (20)

1.一种用于进行膜生物反应器直接膜完整性测试的系统，所述系统包括：

至少两个水分析仪，其中所述至少两个水分析仪中的至少一个位于净化装置上游，其中所述至少两个水分析仪中的至少另一个位于所述净化装置下游，并且其中所述至少一个在上游的水分析仪中的一个以及所述至少一个在下游的水分析仪中的一个是基于样品从上游位置移动到下游位置的时间而时间同步的；

至少一个处理器；和

存储设备，所述存储设备储存可由所述处理器执行的指令，从而：

接收来自所述至少两个水分析仪的水分析数据，其中所述水分析数据包括与膜完整性有关的信息；

基于所接收的对应于系统属性的数据，确定用于计算膜完整性的算法；和

使用所确定的算法，基于所接收的水分析数据计算所述膜完整性，

其中计算所述膜完整性的算法如下：

如果方程式

则表示过滤在时间段τ1内低于LRi，这表示可能膜故障，

边界条件：如果

则尽管log移除低于预期，这可能是因为流入物Inf_NTU过低，

如果

则方程式(i)表示膜故障，

完整性事件检测的逻辑：

如果

且

则完整性事件，

其中LR_i＝在已知膜系统完整时确定的正在运行的最终用户的膜系统的固有log移除值，并且是常数，

LR_现场＝作为时间的函数的log移除变化，

在过滤器中的停留时间＝t₂-t₁

这表示log移除的当前现场值，

S＝(LR_现场-LR_i)，这表示当前性能和预期性能之间的差。

2.权利要求1所述的系统，其中所述至少两个水分析仪中的至少一个包括高灵敏度浊度仪。

3.权利要求1所述的系统，其中所述水分析数据包括选自由下列各项组成的组中的数据：浊度、灵敏粒子计数、总碳、pH、电导率、光处理、病原体、离子、沉淀物、淤泥和重金属。

4.权利要求1所述的系统，所述系统还包括基于所计算的膜完整性确定所述净化装置的劣化。

5.权利要求4所述的系统，其中所述净化装置包括膜并且其中所述劣化包括膜破裂。

6.权利要求4所述的系统，所述系统还包括响应于所确定的劣化进行操作，其中所述操作包括下列各项中的至少一个：分流，通知用户所述劣化，和关闭所述系统。

7.权利要求1所述的系统，所述系统还包括基于所述膜完整性预测所述净化装置的可能的劣化。

8.权利要求1所述的系统，其中将所述水分析数据在所述至少两个水分析仪之间时间同步。

9.权利要求1所述的系统，其中所述系统属性包括下列各项中的至少一个：样品频率、流量、净化装置类型、上游水属性和期望的膜完整性。

10.权利要求1所述的系统，其中所述算法包括确定来自所述至少两个水分析仪的所述水分析数据的关系。

11.一种用于进行膜生物反应器直接膜完整性测试的方法，所述方法包括：

接收来自至少两个水分析仪的水分析数据，其中所述水分析数据包括与膜完整性有关的信息；

基于所接收的对应于系统属性的数据，确定用于计算膜完整性的算法；和

使用所确定的算法，基于所接收的水分析数据计算所述膜完整性，其中所述至少两个水分析仪中的至少一个位于净化装置上游，其中所述至少两个水分析仪中的至少另一个位于所述净化装置下游，并且其中所述至少一个在上游的水分析仪中的一个以及所述至少一个在下游的水分析仪中的一个是基于样品从上游位置移动到下游位置的时间而时间同步的，

其中计算所述膜完整性的算法如下：

如果方程式

则表示过滤在时间段τ1内低于LRi，这表示可能膜故障，

边界条件：如果

则尽管log移除低于预期，这可能是因为流入物Inf_NTU过低，

如果

则方程式(i)表示膜故障，

完整性事件检测的逻辑：

如果

且

则完整性事件，

其中LR_i＝在已知膜系统完整时确定的正在运行的最终用户的膜系统的固有log移除值，并且是常数，

LR_现场＝作为时间的函数的log移除变化，

在过滤器中的停留时间＝t₂-t₁

这表示log移除的当前现场值，

S＝(LR_现场-LR_i)，这表示当前性能和预期性能之间的差。

12.权利要求11所述的方法，其中所述至少两个水分析仪中的至少一个包括高灵敏度浊度仪。

13.权利要求11所述的方法，其中所述水分析数据包括选自由下列各项组成的组中的数据：浊度、灵敏粒子计数、总碳、pH、电导率、光处理、病原体、离子、沉淀物、淤泥和重金属。

14.权利要求11所述的方法，所述方法还包括基于所计算的膜完整性确定所述净化装置的劣化。

15.权利要求14所述的方法，其中所述净化装置包括膜并且其中所述劣化包括膜破裂。

16.权利要求14所述的方法，所述方法还包括响应于所述确定的劣化进行操作，其中所述操作包括下列各项中的至少一个：分流，通知用户所述劣化，和关闭所述系统。

17.权利要求11所述的方法，所述方法还包括基于所述膜完整性预测所述净化装置的可能的劣化。

18.权利要求11所述的方法，其中将所述水分析数据在所述至少两个水分析仪之间时间同步。

19.权利要求11所述的方法，其中所述算法包括确定来自所述至少两个水分析仪的所述水分析数据的关系。

20.一种用于进行膜生物反应器直接膜完整性测试的装置，所述装置包括：

至少一个水净化装置；

至少两个水分析仪，其中所述至少两个水分析仪中的至少一个位于所述至少一个水净化装置上游，其中所述至少两个水分析仪中的至少另一个位于所述至少一个水净化装置下游，并且其中所述至少一个在上游的水分析仪中的一个以及所述至少一个在下游的水分析仪中的一个是基于样品从上游位置移动到下游位置的时间而时间同步的；

至少一个处理器；和

存储设备，所述存储设备储存可由所述处理器执行的指令，从而：

接收来自所述至少两个水分析仪的水分析数据，其中所述水分析数据包括与膜完整性有关的信息；

基于所接收的对应于系统属性的数据，确定用于计算膜完整性的算法；和

使用所确定的算法，基于所接收的水分析数据计算所述膜完整性，

其中计算所述膜完整性的算法如下：

如果方程式

则表示过滤在时间段τ1内低于LRi，这表示可能膜故障，

边界条件：如果

则尽管log移除低于预期，这可能是因为流入物Inf_NTU过低，

如果

则方程式(i)表示膜故障，

完整性事件检测的逻辑：

如果

且

则完整性事件，

其中LR_i＝在已知膜系统完整时确定的正在运行的最终用户的膜系统的固有log移除值，并且是常数，

LR_现场＝作为时间的函数的log移除变化，

在过滤器中的停留时间＝t₂-t₁

这表示log移除的当前现场值，

S＝(LR_现场-LR_i)，这表示当前性能和预期性能之间的差。

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