一种利用颗粒指数变化率推算超滤膜丝破损率的方法

摘要

本发明涉及一种利用颗粒指数变化率推算超滤膜丝破损率的方法，用于利用透光脉动颗粒检测仪检测值即颗粒指数的变化率推算超滤膜丝破损率。首先采用完好的超滤膜过滤待处理的原水，利用透光脉动颗粒检测仪连续24h监测膜后出水的颗粒指数，得出膜丝破损前膜后出水颗粒指数平均值r0，之后不断改变膜丝破损率，利用透光脉动颗粒检测仪连续24h监测破损膜丝过滤后出水的颗粒指数，得出不同膜丝破损率所对应的膜后出水颗粒指数平均值r；经过多次检测建立膜丝破损率与破损前后颗粒指数变化率r/r0的函数关系，之后，利用得到的函数关系，通过监测实际超滤膜运行中的颗粒指数变化率，推算膜丝破损率。本方法简单、快捷，可实时监测超滤膜的运行状态。

说明书

技术领域

本发明属于饮用水处理领域，特别涉及一种利用颗粒指数变化率推算超滤膜丝破损率的方法。

技术背景

目前，超滤技术在饮用水处理中得到愈来愈多的研究和应用。超滤膜对水中的颗粒物和病原微生物 等具有极佳的截留和去除效果，可以生产出高品质的饮用水。但实际运行中经常出现膜丝破损而使超滤 膜完整性破坏的问题，由此导致颗粒物及病原微生物大量泄漏，使超滤出水的水质安全性受到很大影响， 因此，快速有效地检测超滤膜完整性对控制膜滤出水水质至关重要。

膜完整性的测试方法主要分为直接测试法和间接测试法，直接测试法独立于水质参数，可直接确定 膜丝是否完好，主要包括泡点测试、压力衰减测试、扩散空气流测试、真空保持测试、声敏测试和水体 置换测试等。在低压膜完整性直接监测方法中应用最为广泛是以压力为基础的泡点测试、压力衰减测试 和扩散空气流测试，但这些方法都需要将膜组件脱离工艺流程运行后单独进行测试，不能在工艺流程中 在线检测，这会对膜生产工艺带来极大不便。膜完整性的间接测试方法主要是通过监测水质参数来判断 膜丝是否完好，主要包括浊度监测和颗粒物监测等。在这些间接测试方法中，对于少量膜丝破损的情况， 很难通过浊度监测检测出来。前期的研究结果表明，原水浊度为1.23NTU时，采用常规浊度仪检测膜 丝破损前后的浊度值发现，在膜丝破损率高达3％时，膜后平均出水浊度仅由破损前的0.097NTU上升 为0.168NTU，这仅相当于浊度检测下限的正常波动的幅度，出水浊度仍然处于很低的数值，仍远低于 国家饮用水卫生标准中1.0NTU的浊度限值，但采用颗粒计数检测仪检测时发现破损超滤膜出水中2-800 微米范围的颗粒数量增加了40余倍，出水的细菌总数和微囊藻数量也发生三到四个数量级的变化，到 破损后的高达3.0×10⁴-8.3×10⁴个/L，可见常规浊度仪不能够灵敏地反映超滤膜的完整性。采用透光脉动 颗粒检测仪检测膜组件破损前后的颗粒指数发现，在膜丝破损率达3％时，颗粒指数由56个单位增加 到3248个单位，变化幅度达58倍以上，这些研究结果表明透光脉动颗粒检测仪可有效检测出滤膜纤维 破损所造成的颗粒物泄漏，具有极高的检测灵敏度。

目前关于透光脉动颗粒检测仪检测超滤膜完整性的研究仅局限在膜后水质参数如浊度、微生物指 标等与透光脉动颗粒检测仪检测值即颗粒指数的相关性研究，还没有定量地建立颗粒指数与超滤膜完整 性的相关关系。

发明内容：

本发明目的在于提供一种利用透光脉动颗粒检测仪检测值即颗粒指数的变化率推算超滤膜丝破损 率的方法，该方法适用于超滤膜水厂运行中超滤膜完整性的评价。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种利用颗粒指数变化率推算超滤膜丝破损率的方 法，其特征在于：首先采用完好的超滤膜过滤待处理的原水，利用透光脉动颗粒检测仪连续24h监测膜 后出水的颗粒指数，得出膜丝破损前膜后出水颗粒指数平均值r₀，之后不断改变膜丝破损率，利用透光 脉动颗粒检测仪连续24h监测膜后出水的颗粒指数，得出不同膜丝破损率所对应的膜后出水颗粒指数平 均值r；将破损后颗粒指数平均值r与破损前颗粒指数平均值r₀相比，得到颗粒指数变化率r/r₀，经过n 次检测(n≥10)，利用SPSS软件建立膜丝破损率与破损前后颗粒指数变化率的函数关系，之后，利用 得到的函数关系，通过监测实际超滤膜运行中的颗粒指数变化率，推算膜丝破损率。

对于特定的膜产品，在其膜丝完好的情况下，膜后出水的颗粒指数变化不大，但在膜丝破损的情 况下，颗粒指数的变化除受到膜丝破损率影响外还会受到膜前水质的影响，因此所建立膜丝破损率与颗 粒指数变化率的函数关系会因膜前水质不同而有差异，应根据特定水质建立相应函数关系来评价膜的完 整性。

本发明的优点是：

1、利用透光脉动颗粒检测仪的颗粒指数变化率推算超滤膜丝破损率，方法简单、快捷；

2、透光脉动颗粒检测仪的检测值即颗粒指数可在线检测，因此可实时监测超滤膜的运行状态。

3、利用膜前水通过小型实验即可获得所需要的统计数据，函数关系容易建立，且具有针对性；

4、该方法还可用于不同膜产品性能比较的研究。

附图说明：

图1为本发明实验流程示意图。

以下结合具体实施例对本发明作详细说明。

实施例：

本实施例中，膜前水的pH值为7.0～8.2；浊度为1.20～1.55NTU；COD_Mn为2.60～2.80mg/L；UV₂₅₄为0.025～0.030mg/L；DOC为1.85～2.00mg/L；氨氮为1.15～1.180mg/L；凯氏氮为1.35～1.95mg.L；细 菌总数为1×10²～1×10³CFU/mL；总大肠菌群为1×10⁴～1×10⁵CFU/L。试验采用的超滤膜为聚氯乙烯 (PVC)材质，标称孔径0.01μm，通量30L/m²·h，对上述水样，首先采用完好的超滤膜丝进行过滤试 验，利用透光脉动颗粒检测仪连续24h监测膜后出水的颗粒指数，得出膜丝破损前颗粒指数平均值r₀为46，之后采用破损率分别为0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％及2.0％的 10组超滤膜丝进行过滤试验，利用透光脉动颗粒检测仪连续24h检测膜后出水的颗粒指数，得出不同 膜丝破损率条件下的平均颗粒指数r，分别与r₀相比，得到破损前后颗粒指数变化率r/r₀，见表1。

附表1不同膜丝破损率下的颗粒指数变化率

利用SPSS软件对破损前后颗粒指数变化率与膜丝破损率进行相关性分析，发现二者呈现正相关， 相关系数为R＝0.959，以X表示颗粒指数变化率，以Y表示膜丝破损率，得到二者的函数关系为：

Y＝0.0698+0.0042X+0.0004X²

利用上述函数关系式即可由颗粒指数变化率推算膜丝破损率。

在实际运行中当超滤膜出水中连续24h监测到的平均颗粒指数为2200时，可计算出颗粒指数变化 率47.83，由上述函数式推算出膜丝破损率为1.18％。