一種中空纖維膜組件完整性在線檢測裝置的研究與應(yīng)用.pdf

1、中空纖維膜組件以其特有的優(yōu)勢被廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域，膜組件的完整性檢測對于膜法水處理技術(shù)的持續(xù)使用至關(guān)重要。本文在分析國內(nèi)外有關(guān)研究基礎(chǔ)上，提出一種基于光阻法原理的中空纖維膜組件完整性在線檢測方法及檢測裝置。通過光敏電阻探測器接收到的光強(qiáng)改變引起的電信號變化，判斷膜組件完整性是否被破壞;優(yōu)化電路和實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)，對比實(shí)驗(yàn)條件控制，自主研發(fā)一套商品化膜完整性檢測裝置，并對水中顆粒物的檢測進(jìn)行相關(guān)探究。
　　首先，以湖水為分離流體，研究

2、電壓信號在膜組件破損前后的變化現(xiàn)象和檢測裝置的精度。膜完整性檢測裝置采用650nm紅色激光為光源，Ⅲ型光敏電阻探測器為光接收器，結(jié)果表明:膜組件完整時，優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)電路基準(zhǔn)電壓恒定在2.3553±0.0025V;膜組件出現(xiàn)破損時，通過檢測裝置的微氣泡引起電壓脈沖信號，電壓脈沖信號強(qiáng)度和數(shù)量分別對應(yīng)通過檢測裝置的氣泡尺寸大小和數(shù)量，本檢測裝置可檢測到的微氣泡最小直徑尺寸為220μm;另外，氣泡尺寸與電壓脈沖強(qiáng)度具有良好的線性關(guān)系，并可通過

3、電壓脈沖強(qiáng)度預(yù)判通過檢測裝置的微氣泡尺寸。
　　其次，研究了優(yōu)化后的檢測裝置在不同膜組件破損率時靈敏度的變化情況，并分析了膜通量和曝氣強(qiáng)度對本檢測裝置的微氣泡影響。結(jié)果表明:在出水管路中增設(shè)的兩處氣泡融合彎管可以將微氣泡匯聚融合成大氣泡，極大地提高膜完整性檢測裝置的靈敏度;隨著膜組件破損率的增加，檢測裝置的靈敏度略有降低，但是靈敏度均在95％以上;膜通量與曝氣強(qiáng)度之間對通過檢測裝置的微氣泡情況具有協(xié)同作用，結(jié)果表明:膜通量和曝氣強(qiáng)

4、度主要影響通過檢測裝置的微氣泡數(shù)量和尺寸大小，在膜通量和曝氣強(qiáng)度分別為28L/(m2·h和300L/(m2·h)時，可以及時的通過微氣泡引起的脈沖電壓辨別膜完整性，檢測裝置在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)膜組件的尺寸和曝氣泵的量程合理調(diào)整膜通量與曝氣強(qiáng)度。
　　第三，將本論文中設(shè)計(jì)檢測裝置成品與工程中應(yīng)用的商業(yè)化顆粒計(jì)數(shù)器的檢測效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比研究，并對二者的運(yùn)行控制和成本進(jìn)行了估算，結(jié)果表明:在不同膜組件破損率情況下，顆粒計(jì)數(shù)器檢測到的顆粒含

5、量和檢測裝置檢測到的氣泡數(shù)量變化具有一致的變化趨勢，而且均具有線性相關(guān)性，證明了本檢測裝置的在方法及實(shí)際應(yīng)用中的可行性;檢測裝置成品經(jīng)過長時間運(yùn)行，各項(xiàng)性能穩(wěn)定，同時成本低廉，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價值。
　　最后，利用中空纖維膜組件完整性檢測裝置對水體中顆粒物進(jìn)行探究性檢測，結(jié)果表明:完整性檢測裝置對于水體中顆粒物的檢測電壓和顆粒計(jì)數(shù)器對于水體中顆粒數(shù)量之間具有線性關(guān)系，線性關(guān)系相關(guān)系數(shù)R2為0.9994，表明膜完整性檢測裝置可通過