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CN113164877A - 膜缺陷检查方法及膜缺陷检查装置 - Google Patents

膜缺陷检查方法及膜缺陷检查装置 Download PDF

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CN113164877A
CN113164877A CN201980071405.5A CN201980071405A CN113164877A CN 113164877 A CN113164877 A CN 113164877A CN 201980071405 A CN201980071405 A CN 201980071405A CN 113164877 A CN113164877 A CN 113164877A
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gas detection
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渡边桂史
西本信太郎
上中哲也
赵芳
松永晃
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Kubota Corp
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Abstract

提供一种可自动化检测过滤膜的断裂、密封不良，且能单独识别发生膜的断裂、密封不良的膜组件的膜缺陷检查方法及膜缺陷检查装置。膜组件组在气体检测配管的直管部分的下方并列地连接有多个膜组件，该气体检测配管与供给有原水的膜组件的一次侧空间连通或者与原水被膜过滤了的处理水被取出的膜组件的二次侧空间连通，并且在水平方向上延伸，该膜缺陷检查方法具备：在所述气体检测配管被水充满了的状态下，向所述膜组件的与气体检测配管所连通的所述一次侧空间或者二次侧空间相反的空间压入气体的气体压入工序；以及使具有超声波发送部和超声波接收部的超声波传感器与所述气体检测配管的直管部分的端部接触，从而通过所述超声波接收部检测从所述超声波发送部发送的超声波的反射波的回声检测工序。

Description

膜缺陷检查方法及膜缺陷检查装置
技术领域
本发明涉及一种膜组件组的膜缺陷检查方法及膜缺陷检查装置和膜分离装置的膜缺陷检查方法，该膜组件组在气体检测配管的直管部分的下方并列地连接有多个膜组件，该气体检测配管与供给有原水的一次侧空间连通或者与原水被膜过滤后形成的处理水被取出的二次侧空间连通，并且在水平方向上延伸，该膜分离装置具备多个在气体检测配管并列地连接有多个膜组件的膜组件组。
背景技术
专利文献1提出了一种净水处理装置的过滤膜组件的断裂检测方法，其特征在于，在净水处理装置中，将壳体内划分为原水室、与所述原水室连通的循环水室以及处理水室，并且具有用于将所述处理水室与循环水室连通的多个中空纤维膜，处理水从所述循环水室经过中空纤维膜和处理水室向外部送出，在所述原水室和循环水室为空状态，仅处理水室存在有处理水的状态下，向所述中空纤维膜的外部吹入加压气体，检测在所述处理水室侧产生的气泡，从而检测所述中空纤维膜的断裂。
专利文献2提出了一种水处理用过滤系统的膜损伤检测装置，其特征在于，在向膜组件供给原水且对通过所述膜组件被净化后形成的处理水配水的水处理用过滤系统中，具备：加压空气供给单元，该加压空气供给单元向所述膜组件的一次侧或者二次侧供给规定压力的加压空气；振动检测传感器，该振动检测传感器安装于所述膜组件的上部，检测由从膜的损伤部分漏出且在水中上升的气泡流引起的振动；以及振动解析处理装置，该振动解析处理装置单独地选择通过各振动检测传感器检测的振动信号，并且通过分析该振动信号来检测所述膜组件的膜损伤。
专利文献3提出了一种中空纤维状膜的膜破裂检测方法，其特征在于，从中空纤维状膜的外侧或者内侧的一方供给原液并从另一方取出滤液的流通路径上的供该滤液流通或者停留的管的一部分由透明的管构成，并且向原液从所述中空纤维状膜的外侧或者内侧的一方被供给并作为滤液从另一方被取出的所述流通路径供给空气，在该空气的气泡通过所述透明的管内的情况下，检测在所述中空纤维状膜是否产生膜破裂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-269551号公报
专利文献2：日本特开2007-240373号公报
专利文献3：日本特开平11-311596号公报
发明所要解决的技术问题
专利文献1所记载的断裂检测方法存在需要使用超声波流速计以检测气泡，需要在规定长度的直管设置超声波流速计以确定适当的检测环境这样的设置条件，而不能安装于任意的净水处理装置。另外，由于仅检测气泡，因此不能单独地确定已断裂的中空纤维膜。
在专利文献2所记载的膜损伤检测装置中，存在如下技术问题：对每个膜组件安装振动检测传感器而需要许多振动检测传感器，并且由于膜组件是具备耐压性的牢固的构造，因此有通过振动检测传感器检测的振动信号变弱，受到外部振动等噪音的影响而检测精度较低的问题，另外，与专利文献1所记载的断裂检测方法同样地，不能单独地确定已断裂的膜组件。
专利文献3所记载的膜破裂检测方法需要目视确认该空气的气泡是否通过透明的管内，因而自动检测是困难的。
发明内容
本发明的目的是鉴于上述的技术问题而提供一种可自动化检测过滤膜的断裂、密封不良，且能单独识别发生膜的断裂、密封不良的膜组件的膜缺陷检查方法及膜缺陷检查装置。
用于解决技术问题的技术手段
为了达成上述的目的，本发明的膜组件组的膜缺陷检查方法的第一个特征结构是，该膜组件组在气体检测配管的直管部分的下方并列地连接有多个膜组件，该气体检测配管与被供给原水的膜组件的一次侧空间或原水被膜过滤后形成的处理水被取出的膜组件的二次侧空间连通，并且在水平方向上延伸，该膜组件组的膜缺陷检查方法具备：气体压入工序，在所述气体检测配管被水充满了的状态下，向所述膜组件的与气体检测配管所连通的所述一次侧空间或二次侧空间相反的空间压入气体；以及回声检测工序，使具有超声波发送部和超声波接收部的超声波传感器与所述气体检测配管的直管部分的端部接触，从而通过所述超声波接收部检测从所述超声波发送部发送的超声波的反射波。
在执行气体压入工序的情况下，在收容于膜组件的过滤膜存在缺陷的状况下，当从与被水充满了的水平姿势的气体检测配管的端部接触的超声波发送部发送超声波的回声检测工序被执行时，通过超声波接收部检测在气体检测管道中的气泡上升的部位反射的超声波。通过从超声波的发送到反射波的接收的延迟时间，能够算出从气体检测管道的端部到气泡上升的部位的距离。
第二个特征结构，在上述的第一个特征结构的基础上，还具备膜组件确定工序，根据通过所述回声检测工序得到的结果来确定存在缺陷部分的膜组件。
在膜组件确定工序中，判定为基于从气体检测配管的端部算出的距离来确定的气泡上升部位的最近的膜组件产生断裂或者密封不良。
第三个特征结构，在上述的第一或者第二个特征结构的基础上，所述气体检测配管是树脂制的。
只要与超声波传感器接触的配管是树脂制的，则在管端部的超声波不会在填充有水的管内部大幅度衰减地传播，从而达到充分的检测精度。
第四个特征结构，在上述的第一至第三特征结构任一个特征结构的基础上，在所述回声检测工序中，使超声波传感器以向所述气体检测配管的直管部分的轴心方向发送超声波的方式与所述气体检测配管的直管部分接触。
通过在直管部分的轴心方向上传播超声波，能够通过一次测定来可靠地检测是否从并列地连接在直管部分的膜组件中的任一个漏出气泡。此外，如果没有气泡上升的部位则不能检测反射波，或检测到来自相反侧的管端部的反射。
本发明的膜分离装置的膜缺陷检查方法的第一个特征结构，该膜分离装置具备多个膜组件组，该膜组件组在所述气体检测配管的下方并列地连接有所述多个膜组件，在所述膜分离装置整体向所述气体检测配管放出的气体集合且与所述气体检测配管连通的气体检测大配管被水充满了的状态下，实施所述气体压入工序，并且该膜分离装置的膜缺陷检查方法具备气体贮存检测工序，检测在所述气体检测大配管的透明部分是否贮存有气体，在通过所述气体贮存检测工序检测到贮存有气体的情况下，进行具备上述第一至第四特征结构中任一个特征结构的膜组件组的膜缺陷检查方法。
对于具备多个上述的膜组件组的膜分离装置，当检测到贮存有气体时，能够判断某一个膜组件断裂或者密封不良。此时通过执行膜组件组的膜缺陷检查方法，能够更有效地检测过滤膜的断裂、密封不良。
第二个特征结构是，在上述的第一个特征结构的基础上，所述气体检测大配管的至少一部分是透明的，在所述气体贮存检测工序中，通过图像解析来检测在所述气体检测大配管的透明部分被观察的气液界面，从而检测气体的贮存。
只要气体检测大配管的至少一部分为透明，则能够目视确认该部位的情况，通过目视能够检测到贮存有气体，另外，能够通过拍摄气体检测大配管的透明部位并对该视频进行图像解析来进行自动判定。
本发明膜组件组的膜缺陷检查装置，用于实施具备上述第一至第四特征结构中任一个的特征结构的膜缺陷检查方法，该膜缺陷检查装置具备：膜组件组，该膜组件组在气体检测配管的直管部分的下方并列地连接有多个膜组件，该气体检测配管与被供给原水的膜组件的一次侧空间或原水被膜过滤后形成的处理水被取出的膜组件的二次侧空间连通，并且在水平方向上延伸；超声波传感器，该超声波传感器安装于所述气体检测配管的直管部分的端部，并且具有超声波发送部和超声波接收部；以及信号处理部，该信号处理部通过所述超声波接收部来检测从所述超声波发送部朝向所述气体检测配管的轴心方向发送的超声波的反射波，并且基于从所述超声波的发送时期到所述反射波的检测时期的延迟时间来确定存在缺陷的膜组件。
发明的效果
如上所述，根据本发明，能够提供一种可自动化检测过滤膜的断裂、密封不良，且能单独识别发生膜的断裂、密封不良的膜组件的膜缺陷检查方法及膜缺陷检查装置。
附图说明
图1的(a)是表示膜组件组的主视图，图1的(b)的表示膜组件组的左侧视图。
图2的(a)是膜组件组的示意图，图2的(b)是具备多个膜组件组的膜分离装置的示意图。
图3的(a)表示对膜组件组的膜缺陷检查方法，并且是传感器设置部的主要部分主视图，图3的(b)是传感器设置部的主要部分侧视图，图3的(c)是检查中的信号说明图。
图4是表示产生膜断裂或者密封不良的膜组件位置的膜组件组的说明图。
图5的(a)表示对膜分离装置的缺陷检查方法，并且是安装于膜分离装置的过滤水大配管的检查装置的说明图，图5的(b)表示对膜分离装置的缺陷检查方法，并且是正常时的检查图像的说明图，图5的(c)表示对膜分离装置的缺陷检查方法，并且是异常时的检查图像的说明图。
具体实施方式
以下，对本发明的膜缺陷检查方法及膜缺陷检查装置进行说明。
[膜组件组及膜分离装置的结构]
在图1的(a)及图1的(b)例示了本发明的膜缺陷检查方法应用的膜组件组1。膜组件组1具备：八个膜组件20；作为向各膜组件20供给原水的原水供给配管的原水总管22；作为向各膜组件20供给清洗用空气或水、药液的清洗空气配管的清洗总管24；以及作为对各膜组件20的过滤水集水的处理水配管的过滤水总管26。
各膜组件20具有膜壳体100及收容于膜壳体100的膜元件2(图1的(b)中，以单点划线表示。)，膜壳体100构成为具备基台30、壳体主体40、上部盖体50、支承于壳体主体40的支承部60以及沿着壳体主体40的轴向上以能够调整的方式保持支承部60与上部盖体50之间的相对位置的保持部70等。
膜元件2在基台30与上部盖体50之间分别经由密封部件P而以上下被按压的状态收容于壳体主体40。
从原水总管22供给的原水通过膜元件2被过滤，过滤水经过壳体主体40的内壁与膜元件2的间隙，从形成于上部盖体50的过滤水流出管54向过滤水总管26集水。
当在膜元件2产生堵塞、污染时，从过滤水总管26供给清洗水来清洗膜元件2，清洗液从原水总管22被排水。而且随后，清洗用空气等被从清洗总管24供给而进行冲洗。只要基台30、壳体主体40、上部盖体50、支承部60以及保持部70等材质是金属、树脂等而能够承受过滤工序、清洗工序的压力即可，过滤水总管26等配管由适用于施工性以及后述的膜断裂、密封不良检查的例如ABS树脂、聚氯乙烯树脂等树脂构成。
膜元件2根据需要截留的粒子或高分子的尺寸可采用微滤膜，超滤膜及纳滤膜等；根据膜的材料可采用醋酸纤维，聚酰亚胺等制成的中空纤维膜等有机膜，陶瓷制成的多孔无机膜等。
当从原水总管22加压供给原水时，进行通过形成于膜元件2的流体通流孔的内壁的过滤膜层来去除异物的过滤工序，从膜元件2的表面已流出的过滤水经由在膜元件2的周面与壳体主体40的内壁面之间形成的空间而被导向过滤水流出管54，并被集水至过滤水总管26。
在作为在水平方向上延伸的处理水配管的过滤水总管26的直管部分的下方并列地连接有多个膜组件20、在本实施方式中为八个膜组件20，从而构成膜组件组1。
图2的(a)是表示简化了上述的膜组件组1的示意图，图2的(b)是表示膜分离装置200的示意图，该膜分离装置200具备多个在过滤总管26并列地连接有多个膜组件20的膜组件组1。
在外形为纵长的长方体且在上下方向上构成为四段的框架中，每一段设置有八个膜组件组1，各膜组件组1的原水总管22、清洗总管24以及过滤水总管26分别经由中继配管22A、24A、26A而与原水大配管22C、清洗大配管24C以及作为处理水大配管的过滤水大配管26C连结。
[膜缺陷检查方法及膜缺陷检查装置]
当组入于构成这样的膜分离装置200的多个膜组件组1中的各膜组件20中某一个产生膜断裂、密封不良时，浊质混入处理水中，从而不能进行适当的过滤处理。
即使在这样的情况下，通过使用本发明的膜缺陷检查方法，能够单独地确定产生膜断裂、密封不良的膜组件20，并且能够迅速地更换异常状态的膜组件20。
如图3的(a)所示，在各膜组件组1的过滤水总管26中的与连接于过滤水大配管26A的一侧相反的一侧的管端部26e，从管端面26f伸出形成有直径略大的管连接用的凸缘部26g。在此，过滤水总管26作为气体检测配管发挥功能，过滤水大配管26A作为气体检测大配管发挥功能。
图3的(b)表示安装于膜组件组1的膜缺陷检查装置300。膜缺陷检查装置300具有超声波传感器310和信号处理部320。超声波传感器310由超声波发送部和超声波接收部组入而构成的，并且设置为与管端部26e的端面中央部接触。
在过滤水总管26被水充填，从与被供给原水的膜组件的一次侧空间连通的原水总管22向膜元件2压入了空气的状态下，使超声波传感器310与过滤水总管26的管端面26f接触，该过滤水总管26与通过过滤膜被过滤后形成的处理水被取出的膜组件的二次侧空间连通。
然后，从超声波发送部沿着过滤水总管26的轴心方向发送超声波，并且由超声波接收部检测该超声波的反射波。信号处理部基于从超声波的发送时期到反射波的检测时期的延迟时间来判断与过滤水总管26连接的某一个膜组件20是否存在缺陷。如果膜组件20存在缺陷，则空气从缺陷处泄漏且气泡经由过滤水流出管54而流入过滤水总管26，通过超声波接受部检测由该气泡反射的超声波。
图3的(c)表示在时刻t0从超声波发送部发送出的超声波的反射波被超声波接收部在时刻t1和时刻t2检测到的情况下的波形。在时刻t2检测到的反射波是来自连接有过滤水总管26的过滤水中继管26A的管壁的反射。
如果与过滤水总管26连接的膜组件20全部正常，则仅检测到时刻t2的反射波，如果某一个膜组件20有异常，则在时刻t1检测到从该膜组件20泄漏的气泡所反射的反射波。通过信号处理部320来判断为与时刻t1对应的过滤水总管26的轴心方向位置(作为超声波的传播速度v，通过(v×t1)/2算出位置。)的近处连接的膜组件20为异常。
图4表示了以下这样的例子，相对于构成膜组件组1的膜组件20，计算出与时刻t1对应的过滤水总管26的轴心方向位置是从超声波传感器310的设置位置开始第七个膜组件20附近，并且判断在第七个膜组件20发生泄漏。
如上所述，优选的是，作为处理水配管的过滤水总管26是超声波的透过特性优秀的树脂制的。因此，该过滤总管26由ABS树脂、聚氯乙烯树脂等树脂制的管部件构成。如果与超声波传感器310接触的配管是树脂制的，则在管端部超声波不会在填充有水的管内部大幅度衰减地传播，从而能够得到充分的检测精度。
在回声检测工序中，优选的是，调整超声波传感器的接触姿势，以使超声波在过滤水总管26的直管部分的轴心方向上被发送。通过在直管部分的轴心方向上传播超声波，能够可靠地检测是否从并列地连接于直管部分的膜组件中的某一个漏出气泡。
向构成膜分离装置200的所有膜组件组1组入上述的膜缺陷检查装置300，远程控制信号处理部320，从而能够在必要时随时自动地检测有无异常。
此外，在向所有膜组件组1组入膜缺陷检查装置300的情况下，也有经济性受损的情况。因此，执行以下所说明的膜分离装置200的膜缺陷检查方法，在某一个膜组件组1检测出异常的情况下，通过构成为手动执行对于各膜组件组1的膜缺陷检查方法而提高经济性。
即，膜分离装置200的膜缺陷检查方法使通过膜分离装置200整体得到的处理水被取出的处理水大配管26C的至少一部分为透明，并且具备：气体压入工序，在处理水大配管26C被水充满了的状态下，从膜分离装置200的原水供给侧、即从原水大配管管22C压入气体；以及气体贮存检测工序，检测在处理水大配管26C的透明部分是否贮存有气体，在气体贮存检测工序检测到贮存有气体的情况下，进行上述膜组件组1C的膜缺陷检查方法。
如图5的(a)所示，优选的是，以透明树脂管26D构成处理水大配管26C中的从上端部的曲管凸缘连接的水平配管的一部分，并且设置摄像装置330，该摄像装置330从该透明树脂管26D以水平姿势拍摄管内。
当某一个膜组件发生膜断裂、密封不良时，泄漏出的气泡流入透明树脂管26D并上升，其水面以降低的方式变动。当通过图像处理装置340来解析包括有由摄像装置330拍摄到的气液界面的图像而检测到水面的降低时，能够判断某一个膜组件20发生了故障。
能够优选使用安装有图像解析软件的计算机装置作为图像处理装置340，例如能够通过对摄影图像执行边缘提取处理等来提取气液界面。通过无线发送由摄像装置330获得的图像，从而也能够通过设置于远程地的图像处理装置340来进行解析。
此外，也可以是，不使用摄像装置330、图像处理装置340而直接目视确认透明树脂管26D来观察气液界面的变动。
上述的实施方式的膜组件组的过滤水总管26位于膜组件的上方，并且将过滤水总管26作为气体检测配管进行利用，但是也可以是，在是原水总管22位于膜组件的上方的膜组件组的情况下，向膜组件的二次侧空间压入气体并将原水总管22作为气体检测配管、将原水大配管22C作为气体检测大配管进行利用。在该情况下，从膜组件的过滤水取出侧压入气体，并且在原水供给配管的端部设置突出部，在该突出部接触配置超声波传感器即可。
而且，在上述实施方式的膜组件组中，也能够将清洗空气配管作为气体检测配管并将清洗大配管24C作为气体检测大配管来利用，还能够另行设置膜缺陷检查专用的气体检测配管和气体检测大配管。
即，本发明的膜组件组的膜缺陷检查方法，该膜组件组在气体检测配管的直管部分的下方并列地连接有多个膜组件，该气体检测配管与被供给原水的膜组件的一次侧空间或原水被膜过滤后形成的处理水被取出的膜组件的二次侧空间连通，并且在水平方向上延伸，该膜组件组的膜缺陷检查方法具备：气体压入工序，在所述气体检测配管被水充满了的状态下，向所述膜组件的与气体检测配管所连通的所述一次侧空间或者二次侧空间相反的空间压入气体；以及回声检测工序，使具有超声波发送部和超声波接收部的超声波传感器与所述气体检测配管的直管部分的端部接触，从而通过所述超声波接收部检测从所述超声波发送部发送的超声波的反射波。
以上，虽然参照附图对本发明的膜缺陷检查方法和膜缺陷检查装置的基本结构进行了说明，但是膜缺陷检查方法和膜缺陷检查装置的具体检查顺序、装置结构等并不限定于上述的实施方式所说明的方式，在实现本发明的作用效果的范围内能够适当选择而实施，这是不言而喻的。
符号说明
1：膜组件组
2：膜元件
20：膜组件
22：原水总管(原水供给配管)
24：清洗总管(清洗空气配管)
26：(处理水配管)过滤水总管
26C：(处理水大配管)过滤水大配管
40：壳体(主体)
50：壳体(上部盖体)
54：过滤水流出管
60：支承部

Claims (7)

1.一种膜组件组的膜缺陷检查方法，该膜组件组在气体检测配管的直管部分的下方并列地连接有多个膜组件，该气体检测配管与被供给原水的膜组件的一次侧空间或原水被膜过滤后形成的处理水被取出的膜组件的二次侧空间连通，并且在水平方向上延伸，该膜组件组的膜缺陷检查方法的特征在于，具备：
气体压入工序，在所述气体检测配管被水充满了的状态下，向所述膜组件的与气体检测配管所连通的所述一次侧空间或所述二次侧空间相反的空间压入气体；以及
回声检测工序，使具有超声波发送部和超声波接收部的超声波传感器与所述气体检测配管的直管部分的端部接触，从而通过所述超声波接收部检测从所述超声波发送部发送的超声波的反射波。
2.如权利要求1所述的膜组件组的膜缺陷检查方法，其特征在于，
还具备膜组件确定工序，根据通过所述回声检测工序得到的结果来确定存在缺陷部分的膜组件。
3.如权利要求1或2所述的膜组件组的膜缺陷检查方法，其特征在于，
所述气体检测配管是树脂制的。
4.如权利要求1至3中任一项所述的膜组件组的膜缺陷检查方法，其特征在于，
在所述回声检测工序中，使超声波传感器以向所述气体检测配管的直管部分的轴心方向发送超声波的方式与所述气体检测配管的直管部分接触。
5.一种膜分离装置的膜缺陷检查方法，该膜分离装置具备多个膜组件组，该膜组件组在所述气体检测配管的下方并列地连接有所述多个膜组件，该膜分离装置的膜缺陷检查方法的特征在于，
在所述膜分离装置整体向所述气体检测配管放出的气体集合且与所述气体检测配管连通的气体检测大配管被水充满了的状态下，实施所述气体压入工序，
该膜分离装置的膜缺陷检查方法具备气体贮存检测工序，检测在所述气体检测大配管的透明部分是否贮存有气体，
在通过所述气体贮存检测工序检测到贮存有气体的情况下，进行权利要求1至4中任一项所述的膜组件组的膜缺陷检查方法。
6.如权利要求5所述的膜分离装置的膜缺陷检查方法，其特征在于，
所述气体检测大配管的至少一部分是透明的，在所述气体贮存检测工序中，通过画像解析来检测在所述气体检测大配管的透明部分被观察的气液界面，从而检测气体的贮存。
7.一种膜组件组的膜缺陷检查装置，用于实施权利要求1至4中任一项所记载的膜缺陷检查方法，该膜缺陷检查装置的特征在于，具备：
膜组件组，该膜组件组在气体检测配管的直管部分的下方并列地连接有多个膜组件，该气体检测配管与被供给原水的膜组件的一次侧空间或原水被膜过滤后形成的处理水被取出的膜组件的二次侧空间连通，并且在水平方向上延伸；
超声波传感器，该超声波传感器安装于所述气体检测配管的直管部分的端部，并且具有超声波发送部和超声波接收部；以及
信号处理部，该信号处理部通过所述超声波接收部来检测从所述超声波发送部朝向所述气体检测配管的轴心方向发送的超声波的反射波，并且基于从所述超声波的发送时期到所述反射波的检测时期的延迟时间来确定存在缺陷的膜组件。
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