CN111562351A - 一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置及方法，其中监测装置包括水样储存箱、微孔过滤器、计量筒、反洗水箱及其之间连接的管路，通过反洗管及反洗泵冲洗微孔滤膜膜面，去除微孔滤膜膜面上的微粒、胶体、细菌等杂质，每次测定后无需更换微孔过滤器内的微孔滤膜，缩短进水水质污染指数的测量间隔时间，还可通过计算机采集数据后绘制变化曲线，通过观测变化曲线判断反渗透进水的污染倾向大小，及时诊断反渗透设备预处理系统是否正常，实现反渗透设备进水水质污染指数的自动监测，减少人力投入并降低人为操作误差。

Description

一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置及方法

技术领域

本发明涉及反渗透设备进水水质污染指数测定领域，特别涉及一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置及方法。

背景技术

水质污染指数（SDI）是衡量反渗透装置进水水质的重要指标之一，是反渗透装置日常运行中必须要监控的水质指标。目前，测定方法为定期离线测定，即每隔一段时间取被测水样，使其在207kPa的恒定表压下通过直径为47mm、孔径为0.45μm的微孔滤膜，水样中凡直径大于0.45μm的微粒、胶体、细菌等杂质全部被截留在膜面上，使水通过滤膜的流速降低，根据收集初始透过滤膜的500mL水样所需时间γ ₀，和过滤一段时间γ后再收集500mL水样所需时间γ ₁，从而计算出水样的污染指数。该测定方法缺点是，每次测定后必需人工更换新的微孔滤膜，耗时费力，增加成本，且无法连续监测，安装微孔滤膜的微孔过滤器频繁地拆卸易造成泄露、偏流和微孔滤膜的不平整。由于上述缺点，许多热力发电厂反渗透设备进水水质污染指数测量间隔时间较长，一般在3h以上，反渗透装置处于高污染程度时无法及时发现。因此，针对上述技术缺陷，亟需研发一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置及方法，以缩短进水水质污染指数的测量间隔时间，提高水质处理的质量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置及方法。

具体内容如下：一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置，该装置包括水样储存箱、微孔过滤器、计量筒、反洗水箱及连接管路，其特征是：

所述的水样储存箱通过取样管与反渗透设备进水母管接通，在取样管上串联接通有控制阀门A，在水样储存箱的底部还接通有第一排空管，该第一排空管上串联接通有控制阀门B，在水样储存箱的底部还接通有总出水管，该总出水管上自水样储存箱所在的一端起依次串联接通有给水泵、控制阀门C、稳压阀、逆止阀和控制阀门D，在逆止阀与稳压阀之间的总出水管上接通有压力表；

所述的计量筒与总出水管之间接通有过滤管，该过滤管接通在控制阀门D与逆止阀之间的总出水管上，在过滤管上自计量筒所在的一端起依次串联接通有控制阀门G、微孔过滤器和控制阀门E，且微孔过滤器内设置有微孔滤膜，在微孔过滤器和控制阀门G之间的过滤管上还接通有第二排空管，该第二排空管上串联接通有控制阀门F，在计量筒的底部还接通有第三排空管，该第三排空管上串联接通有控制阀门H；

所述的反洗水箱通过反洗管与微孔过滤器和控制阀门G之间的过滤管接通，在该反洗管上自反洗水箱所在的一端起依次串联接通有反洗泵和控制阀门I。

优选的，所述的微孔过滤器内设置的微孔滤膜的材质为亲水性硝酸纤维素和醋酸纤维素的混合膜。

优选的，所述的反洗水箱内盛装的反冲洗水为反渗透设备处理后的水。

优选的，所述的第一排空管、第二排空管和第三排空管均接通至排污管上。

优选的，所述的总出水管的自由端也接通至排污管上。

优选的，所述的压力表的测量范围的最大值不小于207kPa。

优选的，所述的水样储存箱内设有液位传感器。

优选的，所述的计量筒内设有液位传感器和计时器。

一种应用上述的反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置的监测方法，该方法包括如下步骤：

①向水样储存箱内加注样品水，打开控制阀门A，关闭控制阀门B和控制阀门C，反渗透设备进水母管内的样品水通过取样管进入水样储存箱内并达到预设的液面高度；

②清洗总出水管，水样储存箱内的液面达到预设高度后，关闭控制阀门A，打开控制阀门C、稳压阀、逆止阀和控制阀门D，并关闭控制阀门E，然后打开给水泵，通过样品水对总出水管进行冲洗，最后样品水通过控制阀门D排出，且冲洗时间不少于2分钟；

③总出水管冲洗完成后，关闭控制阀门D，打开控制阀门E和控制阀门G，并关闭控制阀门F、控制阀门H和控制阀门I，调节稳压阀使压力表的示数值为207kPa，样品水通过控制阀门E进入微孔过滤器，样品水被微孔过滤器过滤后进入计量筒内，同时计量筒开始记录筒内样品水的体积及对应的注水时间，当计量筒内样品水的体积达到500mL时，对应的注水时间为γ ₀秒；

④计量筒内样品水的体积达到500mL后，然后关闭控制阀门G，打开控制阀门F，并打开控制阀门H将计量筒内的样品水排空，且被微孔过滤器过滤后的样品水通过控制阀门F排出，同时开始记录该段样品水被过滤的时间间隔γ分钟；

⑤当过滤间隔时间γ达到预设值，关闭控制阀门F、控制阀门H，打开控制阀门G，样品水通过控制阀门E进入微孔过滤器，样品水被微孔过滤器过滤后再次进入计量筒内，同时计量筒开始记录筒内样品水的体积及对应的注水时间，当计量筒内样品水的体积达到500mL时，对应的注水时间为γ ₁秒；

⑥计量筒内样品水的体积再次达到500mL后，关闭控制阀门G和给水泵，打开反洗泵、控制阀门I、控制阀门D和控制阀门H，反洗水箱中的反冲洗水通过控制阀门I后，对微孔过滤器进行反洗，将微孔过滤器内微孔滤膜膜面上的微粒、胶体、细菌等杂质去除，最终通过控制阀门D排出，计量筒中的样品水通过控制阀门H排空；

⑦关闭反洗泵、控制阀门I，打开控制阀门F和控制阀门B，微孔过滤器及过滤管中的残留水通过控制阀门F排出，水样储存箱内的水通过控制阀门B排空；

⑧通过计算公式计算出反渗透设备进水水质污染指数的值，的值越大表示反渗透设备进水水质的污染越严重；

⑨重复步骤①-⑧，将所有的值通过计算机采集数据后绘制变化曲线，观测变化曲线判断反渗透设备进水水质的污染倾向大小。

本发明的有益技术效果：

本发明是一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置，其中监测装置包括水样储存箱、微孔过滤器、计量筒、反洗水箱及其之间连接的管路，通过反洗管及反洗泵冲洗微孔滤膜膜面，去除微孔滤膜膜面上的微粒、胶体、细菌等杂质，每次测定后无需更换微孔过滤器内的微孔滤膜，缩短进水水质污染指数的测量间隔时间，还可通过计算机采集数据后绘制变化曲线，通过观测变化曲线判断反渗透进水的污染倾向大小，及时诊断反渗透设备预处理系统是否正常，实现反渗透设备进水水质污染指数的自动连续监测，减少人力投入，并降低人为操作误差。

附图说明

图1为反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置的连接关系示意图；

图2为A电厂在某24h内的变化曲线图；

图3为B电厂在某24h内的变化曲线图；

图中：11.反渗透设备进水母管、12.取样管、13.控制阀门A、14.水样储存箱、15.第一排空管、16.控制阀门B、17.给水泵、18.控制阀门C、19.稳压阀、20.压力表、21.逆止阀、22.总出水管、23.控制阀门D、24.控制阀门E、25.微孔过滤器、26.第二排空管、27.过滤管、28.控制阀门G、29.控制阀门I、30.反洗泵、31.计量筒、32.第三排空管、33.控制阀门H、34.反洗管、35.反洗水箱、36.控制阀门F。

具体实施方式

实施例一，参见图1，一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置，该装置包括水样储存箱、微孔过滤器、计量筒、反洗水箱及其之间连接的管路；

所述的水样储存箱通过取样管与反渗透设备进水母管接通，在取样管上串联接通有控制阀门A，在水样储存箱的底部还接通有第一排空管，该第一排空管上串联接通有控制阀门B，水样储存箱内设有液位传感器，用于测量水箱内的液位，在水样储存箱的底部还接通有总出水管，该总出水管上自水样储存箱所在的一端起依次串联接通有给水泵、控制阀门C、稳压阀、逆止阀和控制阀门D，在逆止阀与稳压阀之间的总出水管上接通有压力表；所述的压力表的测量范围的最大值不小于207kPa，满足设备使用的需求。

所述的计量筒与总出水管之间接通有过滤管，该过滤管接通在控制阀门D与逆止阀之间的总出水管上，在过滤管上自计量筒所在的一端起依次串联接通有控制阀门G、微孔过滤器和控制阀门E，且微孔过滤器内设置有微孔滤膜，在微孔过滤器和控制阀门G之间的过滤管上还接通有第二排空管，该第二排空管上串联接通有控制阀门F，在计量筒的底部还接通有第三排空管，该第三排空管上串联接通有控制阀门H；所述的计量筒内设有液位传感器和计时器，分别用于记录计量筒内液体的体积及注入对应体积液体所需要的时间；

所述的反洗水箱通过反洗管与微孔过滤器和控制阀门G之间的过滤管接通，在该反洗管上自反洗水箱所在的一端起依次串联接通有反洗泵和控制阀门I。

所述的微孔过滤器内设置的微孔滤膜的材质为白色亲水性硝酸纤维素和醋酸纤维素混合膜。

所述的反洗水箱内盛装的反冲洗水为反渗透设备处理后的产品水，保证反冲洗水的水质，保证反冲洗效果，减小监测误差。

所述的第一排空管、第二排空管和第三排空管均接通至排污管上，所述的总出水管的自由端也接通至排污管上。将样品水集中排放至排污管中，避免随意排放。

实施例二，参见图1，一种应用实施例一所述的反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置的监测方法，该方法包括如下步骤：

①向水样储存箱内加注样品水，打开控制阀门A，关闭控制阀门B和控制阀门C，反渗透设备进水母管内的样品水通过取样管进入水样储存箱内并达到预设的液面高度；

②清洗总出水管，水样储存箱内的液面达到预设高度后，关闭控制阀门A，打开控制阀门C、稳压阀、逆止阀和控制阀门D，并关闭控制阀门E，然后打开给水泵，通过样品水对总出水管进行冲洗，最后样品水通过控制阀门D排出，且冲洗时间不少于2分钟；

③总出水管冲洗完成后，关闭控制阀门D，打开控制阀门E和控制阀门G，并关闭控制阀门F、控制阀门H和控制阀门I，调节稳压阀使压力表的示数值为207kPa，样品水通过控制阀门E进入微孔过滤器，样品水被微孔过滤器过滤后进入计量筒内，同时计量筒开始记录筒内样品水的体积及对应的注水时间，当计量筒内样品水的体积达到500ml时，对应的注水时间为γ ₀秒；

④计量筒内样品水的体积达到500mL后，然后关闭控制阀门G，打开控制阀门F，并打开控制阀门H将计量筒内的样品水排空，且被微孔过滤器过滤后的样品水通过控制阀门F排出，同时开始记录该段样品水被过滤的时间间隔γ分钟；γ的值一般为5min、10min或者15min，若γ ₀变化曲线增长较快，应进一步降低过滤间隔时间γ，同时对反渗透预处理系统进行检查；

⑤当过滤间隔时间γ达到预设值，关闭控制阀门F、控制阀门H，打开控制阀门G，样品水通过控制阀门E进入微孔过滤器，样品水被微孔过滤器过滤后再次进入计量筒内，同时计量筒开始记录筒内样品水的体积及对应的注水时间，当计量筒内样品水的体积达到500mL时，对应的注水时间为γ ₁秒；

⑥计量筒内样品水的体积再次达到500mL后，关闭控制阀门G和给水泵，打开反洗泵、控制阀门I、控制阀门D和控制阀门H，反洗水箱中的反冲洗水通过控制阀门I后，对微孔过滤器进行反洗，将微孔过滤器内微孔滤膜膜面上的微粒、胶体、细菌等杂质去除，最终通过控制阀门D排出，计量筒中的样品水通过控制阀门H排空；通过反洗去除微孔滤膜膜面上的微粒、胶体、细菌等杂质，每次测定后无需更换微孔过滤器的微孔滤膜；

⑦关闭反洗泵、控制阀门I，打开控制阀门F和控制阀门B，微孔过滤器及过滤管中的残留水通过控制阀门F排出，水样储存箱内的水通过控制阀门B排空；

⑧通过计算公式计算出反渗透设备进水水质污染指数的值，的值越大表示反渗透设备进水水质的污染越严重；

⑨重复步骤①-⑧，实现反渗透设备进水水质污染指数的连续监测，将所有的值通过计算机采集数据后绘制变化曲线，观测变化曲线判断反渗透设备进水水质的污染倾向大小，及时诊断反渗透设备预处理系统是否正常。

实施例三，参见图1-3，为使本发明的目的、技术方案及技术效果更加清楚、明确，下面结合附图及具体实施例对本发明的内容做进一步详细说明；可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定；另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

A电厂采用城市污水处理厂二级处理出水为锅炉补给水水源，反渗透设备预处理系统为：城市污水处理厂二级处理出水→中水处理系统→清水泵→生水加热器→自清洗过滤器→超滤装置→超滤水箱→超滤水泵，采用本发明反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置及方法后，反渗透设备进水水质污染指数测量间隔时间由原来的24h缩短到20min。使用设备后，A电厂在某24h内的变化曲线图请参见图2。

通过分析A电厂在某24h内的变化曲线，发现在短期出现上升趋势，需及时调整超滤系统运行工况，降低反渗透进水。

该厂在采用本反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置及方法后，反渗透设备膜元件化学清洗周期延长2~3倍，有效降低反渗透设备的进水污染倾向。

B电厂采用循环冷却水排污水为锅炉补给水水源，反渗透设备预处理系统为：循环冷却水排污水→预处理机械加速澄清池→双介质过滤器→超滤保安过滤器→超滤装置→超滤水箱→超滤水泵，采用本发明反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置及方法后，反渗透设备进水水质污染指数测量间隔时间由原来的8h缩短到15min。使用设备后，B电厂在某24h内的变化曲线图请参见图3。

通过分析B电厂在某24h内的变化曲线，发现某一时间段反渗透设备进水水质污染指数增长明显，确定反渗透设备正在快速污染。该厂立即组织人员排查原因，发现预处理机械加速澄清池进水负荷变化较快，出水浊度有所升高，通过先降低反渗透设备给水回收率，再稳定机械加速澄清池进水负荷，降低反渗透进水，待下降后，再提高给水回收率，避免了反渗透设备的进一步污染。

Claims (9)

1.一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置，该装置包括水样储存箱、微孔过滤器、计量筒、反洗水箱及连接管路，其特征是：

所述的水样储存箱通过取样管与反渗透设备进水母管接通，在取样管上串联接通有控制阀门A，在水样储存箱的底部还接通有第一排空管，该第一排空管上串联接通有控制阀门B，在水样储存箱的底部还接通有总出水管，该总出水管上自水样储存箱所在的一端起依次串联接通有给水泵、控制阀门C、稳压阀、逆止阀和控制阀门D，在逆止阀与稳压阀之间的总出水管上接通有压力表；

所述的计量筒与总出水管之间接通有过滤管，该过滤管接通在控制阀门D与逆止阀之间的总出水管上，在过滤管上自计量筒所在的一端起依次串联接通有控制阀门G、微孔过滤器和控制阀门E，且微孔过滤器内设置有微孔滤膜，在微孔过滤器和控制阀门G之间的过滤管上还接通有第二排空管，该第二排空管上串联接通有控制阀门F，在计量筒的底部还接通有第三排空管，该第三排空管上串联接通有控制阀门H；

所述的反洗水箱通过反洗管与微孔过滤器和控制阀门G之间的过滤管接通，在该反洗管上自反洗水箱所在的一端起依次串联接通有反洗泵和控制阀门I。

2.根据权利要求1所述的一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置，其特征是：所述的微孔过滤器内设置的微孔滤膜的材质为亲水性硝酸纤维素和醋酸纤维素的混合膜。

3.根据权利要求2所述的一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置，其特征是：所述的反洗水箱内盛装的反冲洗水为反渗透设备处理后的水。

4.根据权利要求3所述的一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置，其特征是：所述的第一排空管、第二排空管和第三排空管均接通至排污管上。

5.根据权利要求4所述的一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置，其特征是：所述的总出水管的自由端也接通至排污管上。

6.根据权利要求5所述的一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置，其特征是：所述的压力表的测量范围的最大值不小于207kPa。

7.根据权利要求6所述的一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置，其特征是：所述的水样储存箱内设有液位传感器。

8.根据权利要求7所述的一种反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置，其特征是：所述的计量筒内设有液位传感器和计时器。

9.一种应用权利要求8所述的反渗透设备进水水质污染指数的自动监测装置的监测方法，该方法包括如下步骤：

①向水样储存箱内加注样品水，打开控制阀门A，关闭控制阀门B和控制阀门C，反渗透设备进水母管内的样品水通过取样管进入水样储存箱内并达到预设的液面高度；

②清洗总出水管，水样储存箱内的液面达到预设高度后，关闭控制阀门A，打开控制阀门C、稳压阀、逆止阀和控制阀门D，并关闭控制阀门E，然后打开给水泵，通过样品水对总出水管进行冲洗，最后样品水通过控制阀门D排出，且冲洗时间不少于2分钟；

③总出水管冲洗完成后，关闭控制阀门D，打开控制阀门E和控制阀门G，并关闭控制阀门F、控制阀门H和控制阀门I，调节稳压阀使压力表的示数值为207kPa，样品水通过控制阀门E进入微孔过滤器，样品水被微孔过滤器过滤后进入计量筒内，同时计量筒开始记录筒内样品水的体积及对应的注水时间，当计量筒内样品水的体积达到500mL时，对应的注水时间为γ ₀秒；

④计量筒内样品水的体积达到500mL后，然后关闭控制阀门G，打开控制阀门F，并打开控制阀门H将计量筒内的样品水排空，且被微孔过滤器过滤后的样品水通过控制阀门F排出，同时开始记录该段样品水被过滤的时间间隔γ分钟；

⑤当过滤间隔时间γ达到预设值，关闭控制阀门F、控制阀门H，打开控制阀门G，样品水通过控制阀门E进入微孔过滤器，样品水被微孔过滤器过滤后再次进入计量筒内，同时计量筒开始记录筒内样品水的体积及对应的注水时间，当计量筒内样品水的体积达到500mL时，对应的注水时间为γ ₁秒；

⑥计量筒内样品水的体积再次达到500mL后，关闭控制阀门G和给水泵，打开反洗泵、控制阀门I、控制阀门D和控制阀门H，反洗水箱中的反冲洗水通过控制阀门I后，对微孔过滤器进行反洗，将微孔过滤器内微孔滤膜膜面上的微粒、胶体、细菌等杂质去除，最终通过控制阀门D排出，计量筒中的样品水通过控制阀门H排空；

⑦关闭反洗泵、控制阀门I，打开控制阀门F和控制阀门B，微孔过滤器及过滤管中的残留水通过控制阀门F排出，水样储存箱内的水通过控制阀门B排空；

⑧通过计算公式计算出反渗透设备进水水质污染指数的值，的值越大表示反渗透设备进水水质的污染越严重；

⑨重复步骤①-⑧，将所有的值通过计算机采集数据后绘制变化曲线，观测变化曲线判断反渗透设备进水水质的污染倾向大小。

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