过滤膜反洗使用寿命判定方法与流程

1.本技术涉及膜产品领域，具体而言，涉及一种过滤膜反洗使用寿命判定方法。


背景技术：

2.目前的污水处理的工艺，主要分为两个工艺段，即反应与分离，反应是指通过物理化学及生物等手段将水中溶解性的污染物质变为不溶解的形态，随后通过分离，将其从水中去除，从而得到澄清的出水。而膜技术，得益于其优异分离能力，在污水处理中扮演着非常重要的角色。
3.污水处理中的膜主要是通过抽吸的方式，将污染物与产水分离，因此在其使用的过程中，污染物会不断在膜表面累积，因此需要通过清洗将其去除，在清洗的过程中，经常会将清水或者配置好的化学药剂沿着与产水相反的相反注入膜产品内，从而起到清洗的效果，这种过程称为反洗。因此对于膜产品而言，对于反洗压力以及反洗次数耐受度，是影响膜产品使用寿命的一个重要因素，同时也是评价膜产品质量及技术水平的一个重要标准。
4.目前市场对于膜产品使用寿命的预期也从原来的2至3年，延长到了5至10年。现有的膜产品寿命检测方法中，虽然包含了对于膜产品的充压检测要求，但此类型的测试装目前也仅停留于短时间的实验室测试阶段，对于材料研发及产品研发而言，显然无法通过现有的手段直接对于产品是否可以达到5年以上的使用寿命进行评估。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种过滤膜反洗使用寿命判定方法。
6.第一方面，本技术提供一种过滤膜反洗使用寿命判定方法，包括：
7.将过滤膜在n个不同反洗压力下反洗，测得n个一一对应于n个不同反洗压力下过滤膜能够耐受的第一反洗次数；
8.对n个不同反洗压力和n个第一反洗次数进行数学模型拟合，并建立反洗压力和耐受反洗次数的函数关系；
9.将过滤膜在中试环境中，在n个不同反洗压力下反洗n次，测得n个一一对应于n个不同反洗压力下过滤膜能够耐受的第二反洗次数；将每一个第一反洗次数和每一个第二反洗次数进行比对，得到偏差；
10.采用函数关系和偏差判断过滤膜反洗使用寿命；
11.其中，n大于等于3。
12.本技术提供的过滤膜反洗使用寿命判定方法，一方面可以预测过滤膜在任一反洗压力值下的实际反冲洗数，从而预测寿命。另一方面，在面对新研发的过滤膜时，可在实验室于任一反洗压力下进行测试，得到对应的反冲洗次数；与标准品反冲洗次数相比，即可预测研发产品是否满足实际使用需求，为研发做进一步指导。本技术提供的过滤膜反洗使用寿命判定方法，可以通过1至3个月的短期测试，来评估产品在使用时间达到5至10年时的使用状态。
13.在本技术的其他实施例中，上述的n等于10～12。
14.在本技术的其他实施例中，上述对n个不同反洗压力和n个第一反洗次数进行数学模型拟合，并建立反洗压力和耐受反洗次数的函数关系的步骤包括：
15.根据n个不同反洗压力和n个第一反洗次数选择数学关系模型，根据数学关系模型对n个不同反洗压力和n个第一反洗次数进行拟合，并确定修正数值。
16.在本技术的其他实施例中，上述的函数关系为y＝f(x,r,n)；
17.式中，x为反洗压力，单位kpa，x为变化值；y为反洗次数；r和n均为修正数值。
18.在本技术的其他实施例中，函数关系为y＝-366.8x+19169，r2＝0.9775，n为19169。
19.在本技术的其他实施例中，上述将每一个第一反洗次数和每一个第二反洗次数进行比对，得到偏差的步骤包括：
20.将每一个第一反洗次数和每一个第二反洗次数进行比对，得到n个偏差值，然后计算n个偏差值的平均偏差率。
21.在本技术的其他实施例中，平均偏差率为3.15。
22.在本技术的其他实施例中，上述采用函数关系和偏差判断过滤膜反洗使用寿命的步骤包括：
23.根据函数关系计算得到反洗次数，然后在得到的反洗次数的基础上增加平均偏差率的量，得到过滤膜实际反洗使用寿命。
24.在本技术的其他实施例中，上述过滤膜包括平板膜、中空纤维或者柔性膜中的任意一种。
25.在本技术的其他实施例中，上述将过滤膜在n个不同反洗压力下反洗的步骤包括：
26.将过滤膜在n个不同反洗压力下反洗的步骤包括：
27.采用充压测试装置进行反洗；
28.充压测试装置包括：储水槽、反洗回路、抽吸回路；
29.反洗包括：将过滤膜浸没在储水槽中，反洗回路从储水槽进水并向过滤膜出水，抽吸回路从过滤膜进水向储水槽出水；反洗回路与抽吸回路相互交替运行；设置n个不同反洗压力进行反洗；和/或
30.将过滤膜在中试环境中，在n个不同反洗压力下反洗的步骤包括：
31.采用中试装置进行反洗；
32.中试装置包括：反洗泵、产水泵、反洗阀门、产水阀门、水箱、管路；反洗泵、产水泵、反洗阀门、产水阀门、水箱通过管路连接；过滤膜置于水箱中，运行反洗或产水；
33.在反洗状态时，反洗泵启动，反洗阀门打开，产水阀门关闭，产水泵停止，进行反洗。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
35.图1为本技术实施方式提供的充压测试装置结构图；
36.图2为本技术实施方式提供的中试装置结构图；
37.图3为本技术实施例提供的耐受反洗次数进行数学模型拟合。
38.图标：10-过滤膜；100-充压测试装置；110-储水槽；120-反洗回路；130-抽吸回路；121-压力表；131-真空表；122-第一阀门；132-第二阀门；200-中试装置；210-反洗泵；220-产水泵；230-反洗阀门；240-产水阀门；250-流量计；260-电控箱；270-水箱；280-管路。
具体实施方式
39.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
40.因此，以下对本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.本技术实施方式提供一种过滤膜反洗使用寿命判定方法，包括以下步骤：
42.步骤s1、将过滤膜在n个不同反洗压力下反洗，测得n个一一对应于n个不同反洗压力下过滤膜能够耐受的第一反洗次数。
43.进一步地，在本技术一些实施方式中，上述n大于等于3。
44.进一步地，在本技术一些实施方式中，上述n等于10～12。
45.示例性地，将过滤膜在3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个不同反洗压力下反洗，一一对应地测得3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个不同反洗压力下过滤膜能够耐受的第一反洗次数。
46.在本技术一些实施方式中，上述过滤膜反洗使用寿命可以为对过滤膜机械强度的测试。
47.进一步地，在本技术一些实施方式中，将过滤膜在n个不同反洗压力下反洗的步骤包括：
48.参照图1，采用充压测试装置100进行反洗；
49.充压测试装置100包括：储水槽110、从储水槽进水并向过滤膜出水的反洗回路120、从过滤膜进水向储水槽出水的抽吸回路130；反洗回路120与抽吸回路130相互交替运行。
50.反洗包括：将过滤膜浸没在膜元件的储水槽110中，反洗回路120从储水槽110进水并向过滤膜10出水，抽吸回路130从过滤膜进水向储水槽110出水；反洗回路120与抽吸回路130相互交替运行；设置n个不同的反洗压力，进行反洗。
51.通过时间控制，循环启动抽吸回路130与反洗回路120，使得测试对象过滤膜10在抽吸与反洗间不停切换，反洗压力与抽吸压力通过压力表121及真空表131显示，并通过第一阀门122及第二阀门132进行控制反洗压力与抽吸压力的大小，最终装置能够实现在设定的反洗压力下反洗，反洗持续时间可以设定，反洗结束后，可以在设定的间隔时间后启动抽吸，并在设定的抽吸压力下进行抽吸，时间长短同样可以设定，抽吸完成后再设定的间隔时间后再次启动反洗，实现反洗与抽吸的循环工作。
52.在本技术其他可选的实施方式中，也可以采用其他装置对过滤膜10进行反洗。
53.示例性地，上述充压测试装置100仅设置反洗回路120，反洗时需要控制反洗压力在前述的n个不同的反洗压力下。
54.进一步地，在本技术一些实施方式中，过滤膜包括平板膜、中空纤维或者柔性膜中的任意一种。
55.在本技术一些实施方式中，将过滤膜在12个不同反洗压力下反洗，测得12个第一反洗次数。示例性地：
56.通过充压测试装置100，在x
a1 kpa的反洗压力下测试过滤膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a1
。
57.通过充压测试装置100，在x
a2 kpa的反洗压力下测试过滤膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a2
。
58.通过充压测试装置100，在x
a3 kpa的反洗压力下测试过滤膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a3
。
59.以此方式测量到x
a12 kpa的反洗压力下反洗次数为y
a12
。
60.步骤s2、对步骤s1测试得到的n个反洗压力和n个耐受反洗次数进行数学模型拟合，并建立反洗压力和耐受反洗次数的函数关系。
61.对步骤s1测试得到的n个不同反洗压力和n个一一对应于n个不同反洗压力下过滤膜能够耐受的第一反洗次数进行数学模型拟合的步骤包括：
62.根据步骤s1测试得到的n个不同反洗压力和n个一一对应于n个不同反洗压力下过滤膜能够耐受的第一反洗次数选择数学关系模型，根据数学关系模型对n个不同反洗压力和n个第一反洗次数进行拟合，并确定修正数值。
63.在本技术一些实施方式中，选择的数学关系模型为线性关系，测试得到的n个不同反洗压力和n个一一对应于n个不同反洗压力下过滤膜能够耐受的第一反洗次数根据线性关系拟合后，确认的修正数值为r2。
64.进一步地，在本技术一些实施方式中，确认的函数关系为函数关系y＝f(x,r,n)；
65.式中，x为反洗压力，单位kpa，x为变化值；y为反洗次数；r和n均为修正数值，为常数。
66.在本技术一些实施方式中，函数关系为y＝-366.8x+19169，r2＝0.9775，n为19169。
67.步骤s3、将过滤膜在中试环境中，在n个不同反洗压力下反洗，测得n个一一对应于n个不同反洗压力下过滤膜能够耐受的第二反洗次数；
68.进一步地，在本技术一些实施方式中，上述n大于等于3。
69.进一步地，在本技术一些实施方式中，上述n等于10～12。
70.示例性地，将过滤膜在3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个不同反洗压力下反洗，一一对应地测得3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个第二反洗次数。
71.中试环境与产品在现实中的实际使用环境相似，一般采用中试结果对产品实际使用寿命进行预估。
72.在本技术一些实施方式中，将过滤膜在中试环境中，在n个不同反洗的压力下反洗，测得n个一一对应于n个不同反洗压力下过滤膜能够耐受的第二反洗次数，包括：
73.采用中试装置对过滤膜在n个不同反洗压力下反洗n次，测得n个一一对应于n个不
同反洗压力下过滤膜能够耐受的第二反洗次数。
74.进一步地，如图2所示，中试装置200包括：反洗泵210、产水泵220、反洗阀门230、产水阀门240、流量计250、电控箱260、水箱270以及管路280。反洗泵210、产水泵220、反洗阀门230、产水阀门240、流量计250、电控箱260、水箱270通过管路280连接。管路280上设置有流量计250。反洗泵210和产水泵220连接电控柜260，用于控制泵的开启或关闭。过滤膜10置于水箱270中，运行反洗或产水。
75.在反洗状态时，是由反洗泵210启动，反洗阀门230打开，产水阀门240关闭，产水泵220停止，进行反洗，达到反洗效果。
76.该中试装置200结构形式和实验室类似，但运行方式不同，实验室的运行间隔短，频率高，中试装置200运行间隔时间长，频率低，中试装置200整套系统是和实际运行时候的实际系统几乎一样，方式也一样，所以运行结果更接近实际数据。
77.在本技术一些实施方式中，将过滤膜在中试环境中，在12个不同反洗压力下反洗，测得12个第二反洗次数。示例性地：
78.通过中试装置，在x
a1
′
kpa的反洗压力下测试过滤膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a1
′
。
79.通过中试装置，在x
a2
′
kpa的反洗压力下测试过滤膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a2
′
。
80.通过中试装置，在x
a3
′
kpa的反洗压力下测试过滤膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a3
′
。
81.以此方式测量到x
a12
′
kpa的反洗压力下反洗次数为y
a12
′
。
82.步骤s4、将步骤s2和步骤s3得到的每一个第一反洗次数和每一个第二反洗次数进行比对，得到偏差。
83.将每一个第一反洗次数和每一个第二反洗次数进行比对，得到偏差的步骤包括：
84.将每一个第一反洗次数和每一个第二反洗次数进行比对，得到n个偏差值，然后计算n个偏差值的平均偏差率。
85.示例性地，在本技术一些实施方式中，上述的第一反洗次数和第二反洗次数均为12个，因此上述的偏差率为上述12个第一反洗次数和第二反洗次数的平均偏差。
86.在本技术一些实施方式中，平均偏差率为3.15。
87.步骤s5、采用函数关系和偏差率判断过滤膜反洗使用寿命。
88.在本技术一些实施方式中，采用函数关系和偏差率判断过滤膜反洗使用寿命的步骤包括：
89.根据函数关系计算得到反洗次数，然后在得到反洗次数的基础上增加平均偏差率对应的量，得到过滤膜实际反洗使用寿命。
90.以下结合实施例对本技术的特征和性能作进一步的详细描述：
91.实施例1
92.提供一种过滤膜反洗使用寿命判定方法，按照以下步骤进行：选择的过滤膜为平板膜。
93.通过充压测试装置100，在x
a1 kpa的反洗压力下测试平板膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a1
。
94.通过充压测试装置100，在x
a2 kpa的反洗压力下测试平板膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a2
。
95.通过充压测试装置100，在x
a3 kpa的反洗压力下测试平板膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a3
。
96.以此方式测量到x
a12 kpa的反洗压力下反洗次数为y
a12
。
97.通过中试装置，在x
a1
′
kpa的反洗压力下测试平板膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a1
′
。
98.通过中试装置，在x
a2
′
kpa的反洗压力下测试平板膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a2
′
。
99.通过中试装置，在x
a3
′
kpa的反洗压力下测试平板膜a的耐受性能，假设其能耐受的反洗次数为y
a3
′
。
100.以此方式测量到x
a12
′
kpa的反洗压力下反洗次数为y
a12
′
。
101.将前述得到的12个第一反洗次数和12个第二反洗次数进行比对，得到偏差率。如图3所示。
102.采用函数关系和偏差率判断过滤膜反洗使用寿命。
103.结果见表1：
104.表1
105.序号反洗压力kpa冲压测试反洗次数11015000212.51460031514400417.51289952011000622.51055672510100827.5980093085001032.578001135590012404015
106.对12个反洗压力和12个耐受反洗次数进行数学模型拟合，见图3，并建立压力和耐受反洗次数的函数关系如下：
107.y＝f(x,r,n)：y＝-366.8x+19169，r2＝0.9775；
108.其中x为对应得反洗压力，y是对应的反洗次数，y值就对应寿命，接下来通过中试试验比较计算偏差率，进而求出平均偏差率，见表2：
109.表2
[0110][0111]
平均偏差率为：3.15％，通过中试装置与冲压测试的数值对比，结合平均偏差，可以得出结论是：通过公式y＝f(x,r,n)：y＝-366.8x+19169，r2＝0.9775可以计算出在不同反洗压力情况下反洗次数，在这个计算结果基础上增加平均偏差率3.15的量，即可的得出实际寿命的数值，这个数值即可认为产品的寿命。
[0112]
示例性地，测试过滤膜的使用寿命：
[0113]
mbr过滤膜，其寿命函数关系为y＝-366.8x+19169，r2＝0.9775，n为19169，平均偏差率为3.15，在河北香河某屠宰废水过滤项目中，mbr过滤膜的使用环境压力为26kpa，基于寿命函数关系式，核算出的反洗次数为9632.2次，预估寿命约为：69天；
[0114]
同时，采用中试装置为120平实验膜，中试装置运行方式为：运行8min、停1min、反洗1min，循环运行方式，反洗压力约26kpa，进行寿命预测验证，系统经过连续运行71天出现部分膜的损坏问题，与寿命函数预测值相匹配。
[0115]
本技术提供的过滤膜反洗使用寿命判定方法，一方面可以预测过滤膜在任一反洗压力值下的实际反冲洗数，从而预测寿命。
[0116]
另一方面，在面对新研发的过滤膜时，可在实验室于任一反洗压力下进行测试，得到对应的反冲洗次数；将该反洗压力值带入函数y＝f(x,r,n)：y＝-366.8x+19169，r2＝0.9775中，得到标准品反冲洗次次数，将两者反冲洗次数进行比较，即可预测研发产品是否满足实际使用需求，为研发做进一步指导。
[0117]
例如：新产品通过同样的设备和工艺进行反洗测试，得出的数据如下：
[0118][0119]
通过数据可以看出新产品测试效果优于理论函数效果，可以判断新产品符合预期要求。
[0120]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。