[发明专利]膜组件和用于检测膜组件中的沉积物的方法

说明书

本发明涉及一种用于在产生渗透物(P)的膜组件中探测沉积物的装置，所述膜组件包含至少一个渗透性的或半渗透性的膜层(1)，其中，为了检测所述至少一个膜层(1)上的沉积物，至少一个聚合物光纤(3)被结合到膜组件中，使得聚合物光纤(3)与至少一个膜层(1)接触。本发明还涉及一种在产生渗透物(P)的膜组件中探测沉积物的方法以及一种用于从液体、尤其是水溶液的进料流(F)中产生渗透物的膜组件，其中，膜组件包含多个并置的或者叠置的、由渗透性或半渗透性膜层构成的分层(a、b)，并且在所属膜组件中嵌入或置入了至少一个聚合物光纤(3)，所述聚合物光纤(3)与膜层(1)的至少一个分层(a、b)接触。

技术领域

本发明涉及一种具有用于检测沉积物的装置的膜组件以及一种用于检测产生渗透物的膜组件中的沉积物的方法。

背景技术

在膜分离技术中，使用用于从穿过膜组件的液体进料流中分离出渗透物和截留物的膜组块。截留物在此被至少一个布置在膜组件中的、可渗透或半渗透的膜拦截，而渗透物穿过这个膜。由此使得进料流中低分子和高分子材料彼此分离，其中，截留物以浓缩的形式含有进料流的高分子成分，因此也被称为浓缩物。

膜组件通常包含多层渗透性或半渗透性的膜层，其中，这些层例如可以形成平面膜层，这些平面膜层例如在板组件中上下层叠或者在卷式组件中围绕着中心管螺旋缠绕。在此，在上下层叠的膜层之间设置有中间层，其用作间隔器(Spacer)并且实现膜层之间的渗透物和截留物(或浓缩物)的材料引导。膜组件的更多实施方式例如包括膜袋组件，其中，边沿被焊接的膜袋缠绕在配有钻孔的管周围，或者是中空纤维组件，中空膜成束地布置在该中空纤维组件中并且一端被固定，其中，中空纤维靠渗透侧是敞开的，并且在截留侧是封闭的。

由专利DE 42 33 952 C1和DE 101 30 716 A1例如公开了一种卷式组件，其可以被用于反渗透或用于错流过滤、尤其是用于微滤。另一种卷式组件在专利US2003/0205520A1中示出。一种中空纤维组件例如由专利DE10 2016 004 573 A1中公开。

膜组件通常模块式地并且尤其是以串联和并联的方式布置在膜设备中，由此使得膜设备能够适应分离过程所需的程度(例如达到所需的通量)和进料流的以及将产生的渗透物及截留物的材料属性，尤其是适应在溶液中溶解的和待分离的颗粒的颗粒大小。

膜组件广泛地用在水处理流程和过滤流程中。依据例如需要从水溶液中分离的材料的大小，这里区分为微滤、超滤、纳滤和反渗透，其中，分离过程如下地实现，即，例如含有颗粒的溶液在施加压力的情况下被引导穿过模块式地布置在膜分离设备中的膜组件的膜层。因为例如为了反渗透和纳滤需要3到20帕(纳滤)或10到100帕(反渗透)范围的高压，所以膜组件的膜层布置在耐高压的壳体内，例如一个圆柱形的压力管中。壳体具有一个入口以引入进料流，并且具有渗透物出口和浓缩物出口以导出渗透物和浓缩物。在使用卷式组件的情况下，进料流例如沿着卷式组件的端侧被导入，并且渗透物被收集在具有开口的中央渗透管内，并且通过渗透管从卷式组件中导走。浓缩物靠着卷式组件的另一个正端侧流走，并且可以经由浓缩物出口排出。

尤其是在水处理及过滤流程中使用膜组件时，在膜表面形成沉积物，这些沉积物形成覆盖层，矿物质(例如碱)、胶体水成分和微生物以生物膜的形式沉积在这个覆盖层中。这个覆盖层降低了膜层的分离性能，因此需要对膜组件进行定期的和尤其是周期性的清洁或冲洗或者更换膜层。为了清洁膜层例如可以使用含表面活性剂的清洁溶液。为了长久保持膜层的分离功能，必须在膜层阻塞之前及时对膜层进行清洁或冲洗。为了确保能及时进行清洁和冲洗，通常在即将阻塞膜层之前就一定的时间安全间隔进行清洁或冲洗。这样一来，膜组件往往倾向于被过度清洗，因此一方面产生对清洁及冲洗溶液的大量消耗，另一方面必须忍受清洁过程期间较长的停机时间，在这段时间内不能使用膜组件执行分离流程。此外，即使用含有表面活性剂的清洁溶液定期清洁膜层，仍然会因为微生物造成膜表面的生长(生物污垢)。生物污垢同样也会导致膜组件的分离效率下降。

为了检测沉积物，在专利US 2008/0084565 A1中描述了一种干涉检测系统，它也可以用在反渗透膜组件中。