[发明专利]一种预测反渗透膜污堵的装置与方法

权利要求书

1.一种预测反渗透膜污堵的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：控制反渗透膜修正后的产水通量J不变，测定水样在初始时刻的操作压力ΔP₀，以及在t时刻的操作压力ΔP，计算t时刻的标准化压力

S2：计算标准化压力不同时刻的时间变化率；

S3：将t时刻的标准化压力用膜污堵模型进行拟合，过程为：

如果标准化压力的时间变化率随过滤时间t增加而增加时，则采用如下模型一，其表达式如下：

其中，t为过滤时间，单位为h或d；ΔP为t时刻的操作压力，单位为MPa；ΔP₀为初始时刻的操作压力，单位为MPa；为标准化压力，无量纲；j为无量纲通量；Δπ_N是由初始操作压力标准化的渗透压，无量纲；α为补偿系数，无量纲；k为阻力增加系数，单位为h^-2或d^-2；b为与过滤初始阻力有关的模型参数，无量纲；采用上述模型一拟合后，计算得出模型参数j，Δπ_N，α，k和b；

如果标准化压力的时间变化率随过滤时间t增加而减小时，则采用如下模型二，其表达式如下：

其中，t，j，Δπ_N，α的定义与模型一中相同；a为压力增长系数，无量纲；m为初期增长系数，单位为h^-1或d^-1；采用模型二拟合后，计算得出模型参数j，Δπ_N，α，a，和m；

根据模型一或模型二即可对该反渗透膜污堵进行预测和评估；

S1中，所述修正后的产水通量J的计算方法，包括如下步骤：

步骤一：计算t时刻产水流量

假设产水为纯水，密度为1g/mL，每隔10min记录一次数据，则装置在t时刻的产水流量为：

其中，Q为t时刻产水流量，单位为mL·min^-1；V₁为t-10时刻的产水总体积，单位为mL；V₂为t+10时刻的产水总体积，单位为mL；

步骤二：计算反渗透膜在t时刻的通量

反渗透膜在t时刻的通量由下式计算：

其中，J_t为t时刻膜片的通量，单位为mL·min^-1·mm^-2；Q为t时刻产水流量，单位为mL·min^-1；R为反渗透膜过水面积的半径；

步骤三：计算修正后的产水通量

修正后的产水通量由下式计算：

J＝J_t×1.024^25-T (式3)

其中，J为修正后的产水通量，单位为mL·min^-1·mm^-2；T为t时刻计算机记录的进水温度，单位为℃；

S2中，所述模型一拟合包括一次拟合和二次拟合，由一次拟合确定j，Δπ_N数值后，进行二次拟合，得到α，k和b数值。

2.根据权利要求1所述的预测反渗透膜污堵的方法，其特征在于，所述方法采用的装置包括反渗透平膜单元(5)以及分别通过进水管、浓水管和产水管与反渗透平膜单元(5)连接的进水箱(2)、浓水箱(7)和产水箱(8)；进水箱(2)内侧底部安装有用于实时监测进水温度的温度监测仪(1)，进水管上安装有进水泵(3)和压力表(4)，浓水管上安装有浓水阀门(6)，产水箱(8)底部设有用于实时记录产水质量的电子天平(9)；所述装置还包括计算机(10)，计算机分别与温度监测仪(1)、压力表(4)、浓水阀门(6)和电子天平(9)相连接。

3.根据权利要求2所述的预测反渗透膜污堵的方法，其特征在于，所述装置的使用方法为：

(Ⅰ)将计算机(10)内预设权利要求1所述的预测反渗透膜污堵的方法；

(Ⅱ)先打开浓水阀门(6)，再启动进水泵(3)，在计算机(10)内设置修正后的产水通量，检测初始时刻的操作压力ΔP₀以及t时刻的操作压力ΔP，计算t时刻的标准化压力

(Ⅲ)由计算机将t时刻的标准化压力与模型一或模型二拟合。