RTD技术诊断卷式RO膜器内流体流动状况及膜污染研究

摘要

本课题研究的目的是分析膜器内流体流动对膜器性能的影响，为优化膜器设计、提高膜器性能、诊断膜污染的发生和存在提供新思路和理论依据。研究的意义是利用RTD技术可以发现膜器内的流体流型缺陷，从而可优化提高膜器的设计；可以从同种类型不同品牌的膜组件中筛选出性能最优的膜组件；可以在线检测大型膜系统在运行中的结垢状况，还可以用来检测诊断膜组件的破损程度。 在实验方法上，本研究利用自主开发的基于虚拟仪器的停留时间分布测量诊断系统平台，对卷式RO膜组件浓水侧流体流道进行广泛而深入的研究。将停留时间分布曲线进行带指数修正的高斯模型拟合，得到重要的流体流动参数来表征膜器内流体流型的发展状况。研究的内容主要包括RTD测量诊断系统平台的软硬件搭建；如何确保数据拟合处理不受外界因素干扰，真实反映流体流动状况；研究了操作压力、温度、示踪剂浓度和膜系统管路对RTD测量结果的影响；对比了新旧膜器、Al(OH)3垢物在不同污染程度下、CaSO4污染物在不同污染程度下、有阻垢剂LB2000存在时CaSO4污染物不同污染程度、Al(OH)3和CaSO4污染物在同一污染程度时以及腐植酸污染在膜清洗前后流体流动参数的差异情况。在实验设计方面，相比于前人的研究，首次考虑到卷式反渗透膜中的胶体污染、无机垢中的CaSO4垢、腐植酸污染以及考虑到阻垢剂对膜器内流体流动的影响。 经过上述实验内容的分析比较，可以看出，操作压力、温度、膜系统管路对在一定范围内对RTD测量结果不会造成显著差异；运用RTD技术进行卷式RO膜组件的流体流型分析，可以区别新膜和旧膜、同一污染物的不同污染程度、同一污染程度下不同的污染物种类以及可以用来判断膜污染清洗的状况。