[发明专利]一种预测反渗透膜污堵的装置与方法

说明书

本发明公开了一种预测反渗透膜污堵的装置与方法，包括：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时刻的标准化压力计算标准化压力不同时刻的时间变化率；将t时刻的标准化压力用膜污堵模型进行拟合，具体过程为：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，采用模型一：其中，t为过滤时间；ΔP为t时刻的操作压力，ΔP₀为初始时刻的操作压力，为标准化压力；j为无量纲通量；Δπ_N是由初始操作压力标准化的渗透压；α为补偿系数；k为阻力增加系数；b为与过滤初始阻力有关的模型参数。本发明能够准确模拟和预测标准化压力随运行时间的变化，拟合优度高。

技术领域

本发明涉及反渗透系统领域，尤其涉及一种预测反渗透膜污堵的装置与方法。

背景技术

反渗透(RO)工艺由于产水水质好、占地面积小、运行稳定，被越来越多地用于高标准工业纯水的生产。反渗透膜理论上可以截留水中绝大多数污染物，从而保障良好的产水水质，但是，部分被截留的污染物会附着于反渗透膜面，导致膜通量下降、产水水质下降，这是限制反渗透工艺稳定运行的核心难题。在实际工程运行过程中，为保证产水水量稳定，通常采用恒通量变压力的运行方式。发生膜污堵后，需要提高运行压力以保障产水水量稳定。因此，运行压力的变化直接反映了反渗透膜的污堵程度。掌握和预测反渗透系统运行压力随时间的变化规律，对于控制膜污堵、维持系统的稳定运行具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种预测反渗透膜污堵的装置与方法，在控制反渗透膜污堵、维持系统稳定运行方面具有重要意义。

第一方面，本发明提供一种预测反渗透膜污堵的方法，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，具体过程为：

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；ΔP为t时刻的操作压力，ΔP₀为初始时刻的操作压力，为标准化压力；j为无量纲通量；Δπ_N是由初始操作压力标准化的渗透压；α为补偿系数；k为阻力增加系数；b为与过滤初始阻力有关的模型参数；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；m为初期增长系数；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。

进一步地，所述模型一拟合包括一次拟合和二次拟合，一次拟合后，确定j，Δπ_N数值后，进行二次拟合，计算α，k和b数值。

进一步地，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，则该装置在t时刻的产水流量为：