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一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法
【專利摘要】一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法，包括如下步驟：將阻垢劑加入試驗用水作為反滲透過程中的給水，經高壓泵注入反滲透組件，分離產生濃水與淡水，并在該過程中連續地測量并記錄濃水與給水間的壓差；在相同水質條件和試驗操作下，改變所加入的阻垢劑種類，重復上述過程；根據采用不同的阻垢劑時，濃水與給水間的壓差隨時間的變化情況評價阻垢劑的性能。該方法基于質量可靠、精度高的在線壓差表，實時敏感地反映反滲透裝置沉積物附著情況，進而評價反滲透水處理藥劑的性能。與現有其他評定方法相比，基于壓差的評價方法精準度高、重復性好、評定快捷、操作簡便，能實現全面考察反滲透水處理藥劑的阻垢性能、兼容性能和長期應用性能。
【專利說明】一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法。
【背景技術】
[0002]隨著水污染的日益嚴重，反滲透純水技術已成為解決水資源短缺的最有發展前途的技術之一。為了減緩或抑制膜的污堵，保證反滲透系統長期有效的運行，必須添加反滲透水處理藥劑，由此反滲透水處理藥劑評價方法至關重要。目前廣泛使用的反滲透阻垢劑的評價方法包括靜態評價法和動態評價法。靜態評價法有容量瓶法、鼓泡法、蒸發濃縮法、濁度法、PH位移法和臨界pH法等；動態評價法則包括一次通過法、部分循環法、全循環法和間歇全循環法。靜態法是一種實驗室評價方法，都是通過比較試驗前后溶液中成垢離子的濃度、水質變化來評價藥劑的性能，特點是設備簡單、試驗時間短，能夠一定程度反映阻垢劑性能的好壞；動態法是一種介于實驗室和現場的評價方法，通過模擬現場水質，利用小型反滲透裝置對反滲透水處理藥劑進行評價。測定進水、產水和濃水中結晶離子濃度、設備脫鹽率、系統壓降、產水量等指標，考察膜的結垢情況。
[0003]目前，我國對反滲透水處理阻垢劑評價方法的建立工作相對較少，基本停留在應用循環水藥劑評價方法上，而市售的循環水阻垢劑性能評定裝置(靜態、動態)主要是上世紀八十年代初按化工行業標準研制的，靜態評價法普遍存在影響因素多、重現性差、與現場差距較大等缺點，因此，采用動態評價法對反滲透阻垢劑進行進一步的篩選。而現有的動態評價方法和設備在可靠性和功能上都無法適應用戶的需要，這樣極不利于反滲透阻垢劑的正確選用和新型高效反滲透阻垢劑的研制。每年國內外都有新型反滲透阻垢劑問世。盡管阻垢劑制造商和銷售商都有數據聲稱自己的產品質量好、性能優越，但這些數據并不是在模擬用戶實際水質條件下得到的，與用戶實際存在較大偏差。
[0004]此外，為了反滲透系統正常運行，反滲透進水中通常會投加各種藥劑，如絮凝劑、阻垢劑、分散劑、殺菌劑、脫氧劑，如果藥劑之間不兼容或者藥劑與膜材料不兼容，生成不兼容物質，就會在反滲透膜表面沉積，引起反滲透系統運行參數的變化，包括脫鹽率、產水量下降，系統壓降增大等。
[0005]因此，現有反滲透水處理藥劑評價方法上述缺點的根本原因是沒有找到一個科學、準確地反映藥劑性能的敏感指標。

【發明內容】

[0006]針對我國目前指導水處理劑阻垢性能評標準《HG/T2024-2009水處理劑阻垢性能的測定方法鼓泡法》用于反滲透水處理藥劑方面存在的問題，以及現有其他評價方法的缺點，根據壓差可以敏感反映反滲透水處理藥劑性能的基本原理，提出了一種依據壓差的變化評價反滲透水處理藥劑性能的方法。
[0007]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法，包括如下步驟:[0008]將阻垢劑加入試驗用水混合均勻后，作為反滲透過程中的給水，經高壓泵注入反滲透組件，分離產生濃水與淡水；
[0009]在該過程中連續地測量并記錄濃水與給水間的壓差并將該壓差隨時間的變化情況與標準數據作比較；若該壓差的增長比標準數據慢，則說明該阻垢劑適合該試驗用水的水質，否則說明該阻垢劑不適合該試驗用水的水質。
[0010]本發明研究了一種基于對反滲透系統壓力和壓差的監測來評定水處理藥劑的阻垢分散效果的方法。通過比較濃水與給水間的壓差來評價反滲透水處理藥劑的性能，進而尋找適合用戶水質較為理想的阻垢劑以及合適的劑量。該方法基于質量可靠、精度高的在線壓力表、壓差表，實時靈敏地記錄反滲透系統運行參數的變化。通過壓力和壓差數據變化，建立基于快速指標預測藥劑長期行為的函數，從而反映反滲透系統內部沉積物附著狀況，實現了水處理劑性能評定的監測自動化、監控指標敏感、試驗評定周期短。該方法不僅能評價反滲透水處理藥劑的性能，還能結合當地水源水質調節，給出適應不同水源水質、膜材料、與預處理藥劑兼容的最佳運行藥劑種類和劑量、運行條件等。與現有各評定方法相t匕，精準度高、重復性好、評定快捷、操作簡便，能實現全面考察反滲透水處理藥劑的阻垢性能、兼容性能和長期應用性能，為水處理藥劑性能評定提供了一種新方法，對于現有阻垢劑的合理使用、性能的改進以及新型藥劑的開發具有一定的指導意義。
[0011]進一步，所述標準數據為在相同的水質條件與試驗操作下不加入阻垢劑，得到的濃水與給水間的壓差數據。
[0012]進一步，在相同的水質條件與試驗操作下加入不同的阻垢劑，得到濃水與給水間的壓差數據作為對比試驗數據。
[0013]進一步，分別計算采用不同的阻垢劑或不加入阻垢劑時，在相同運行周期內濃水與給水間的壓差平均增長速率；通過比較不同阻垢劑對應的壓差平均增長速率來評價阻垢劑的性能；平均增長速度越接近零，對應的阻垢劑的性能越好。通過數值比較，直觀地表達出阻垢劑的性能的好壞。
[0014]進一步，將不同的阻垢劑或不加入阻垢劑得到的濃水與給水間的壓差的離散數據通過計算機擬合成關于壓差-時間變化曲線；通過比較不同阻垢劑對應的壓差-時間變化曲線來評價阻垢劑的性能；壓差-時間變化曲線越平緩，對應的阻垢劑的性能越好。通過曲線圖比較，直觀地表達出阻垢劑的性能的好壞。
[0015]進一步，裝置運行的方法采用階梯排水法或階梯加藥法或間歇補排水法或連續補排水法或給水濃水對比法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是實現本發明的一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法的裝置連接示意圖。
[0017]圖2是加入單一阻垢劑與空白的壓差-時間曲線圖。
[0018]圖3是阻垢劑A、阻垢劑B、阻垢劑C以及空白的壓差-時間曲線圖。
[0019]下面參見附圖及具體實施例，對本發明作進一步說明。
【具體實施方式】[0020]請參考圖1，其是實現本發明的一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法的裝置連接示意圖，其包括第一反滲透裝置1、試驗水箱2、補水箱3以及數字控制單元。
[0021]所述第一反滲透裝置I由反滲透膜組件組成，用于將給水分離成濃水與淡水，具有分別設有開關閥的給水進水口、濃水出水口以及淡水出水口。所述試驗水箱2通過給水管LI與該第一反滲透裝置I的給水進水口連通。所述第一反滲透裝置I的濃水出水口通過濃水回流管L2與該試驗水箱2連通，形成給水-濃水循環回路。所述第一反滲透裝置I的淡水出水口通過淡水回流管L3與該試驗水箱2連通，形成給水-淡水循環回路。所述補水箱3通過補水管L4與該試驗水箱2連通，用于向試驗水箱2補充試驗用水。所述數字控制單元與布置在管線上的儀器電連接，收集本裝置的運行參數并監控其運行狀態。
[0022]所述試驗水箱2內設有第一液位傳感器21、第一攪拌裝置22以及試驗水箱排空閥K1。所述第一液位傳感器21用于檢測試驗水箱2的水量，其與所述數字控制單元電連接。所述第一攪拌裝置22包括攪拌葉片以及與攪拌葉片連接的電動機，用于使試驗用水混合均勻。所述試驗水箱排空閥Kl用于將試驗水箱2內的試驗用水排空。
[0023]所述補水箱3內設有第二液位傳感器31、第二攪拌裝置32以及補水電磁閥K2。所述第二液位傳感器31用于檢測補水箱3的水量，其與所述數字控制單元電連接。所述第二攪拌裝置32包括攪拌葉片以及與攪拌葉片連接的電動機，用于使補充水混合均勻。
[0024]所述給水管LI從試驗水箱2至第一反滲透裝置I的給水進水口的經由線上依次布置有試驗水箱出水閥K3、增壓泵4、保安過濾器進水閥K4、保安過濾器5、保安過濾器出水閥K5以及高壓泵6。所述試驗水箱出水閥K3用于調節試驗水箱2的出水量。所述增壓泵4用于增加水流的壓力，增壓泵4與保安過濾器進水閥K4之間的給水通過增壓泵循環閥K6回流到試驗水箱2，形成給水攪拌循環回路。所述保安過濾器5用于對給水進行預處理，其進水口與出水口之間并聯一個過濾壓差計ΛΡ1，用于檢測通過保安過濾器5的給水的壓差。所述高壓泵6用于增加給水的壓力，流出該高壓泵6的給水通過高壓泵循環閥K7回流到試驗水箱2，形成給水高壓循環回路。
[0025]所述濃水回流管L2上設置有濃水流量循環閥K8以及恒溫裝置7。該濃水流量循環閥K8用于調節回流到試驗水箱2的濃水的流量。所述恒溫裝置7用于穩定回流到試驗水箱2的濃水的溫度，從而穩定本發明的一種試驗裝置的運行溫度；在本實施例中，該恒溫裝置7是一個冷卻器。
[0026]所述淡水回流管L3上設置有淡水流量循環閥K9，用于調節回流到試驗水箱2的淡水的流量。
[0027]所述補水管L4從該補水箱3至試驗水箱2的經由線上依次布置有補水泵進口閥K10、補水泵8、補水閥Kll以及補水流量計33。所述補水泵進口閥KlO用于調節從補水箱3至補水泵8的補水的流量。所述補水泵8用于增加補水的壓力。所述補水閥Kll用于調節進入試驗水箱2的補水的流量。該補水泵8與該補水閥Kll之間的補水通過補水循環閥K12回流到補水箱3，形成補水循環回路。所述補水流量計33用于檢測進入試驗水箱2的補水的流量。
[0028]所述給水進水口處設有給水流量調節閥K13、給水流量計111、淤塞指數測定儀112、給水pH計113、給水電導率表114、給水溫度計115與給水壓力表116，其分別與所述數字控制單元電連接。所述給水流量調節閥K13用于調節進入給水進水口的給水的流量。所述給水流量計111用于測定給水的流量。所述淤塞指數測定儀112用于測定給水的淤塞指數。所述給水PH計113用于檢測給水的pH值。所述給水電導率表114用于檢測給水的電導率。所述給水溫度計115用于檢測給水的溫度。所述給水壓力表116用于檢測給水的壓力。
[0029]所述濃水出水口處設有濃水流量調節閥K14、濃水流量計121、濃水pH計122、濃水電導率表123、濃水溫度計124與濃水壓力表125，其分別與所述數字控制單元電連接。所述濃水流量調節閥K14用于調節所產生的濃水的流量。所述濃水流量計121用于測定濃水的流量。所述濃水PH計122用于檢測濃水的pH值。所述濃水電導率表123用于檢測濃水的電導率。所述濃水溫度計124用于檢測濃水的溫度。所述濃水壓力表125用于檢測濃水的壓力。
[0030]所述淡水出水口處設有淡水流量調節閥K15、淡水流量計131、淡水pH計132、淡水電導率表133、淡水溫度計134與淡水壓力表135，其分別與所述數字控制單元電連接。所述淡水流量調節閥K15用于調節所產生的淡水的流量。所述淡水流量計131用于測定淡水的流量。所述淡水PH計132用于檢測淡水的pH值。所述淡水電導率表133用于檢測淡水的電導率。所述淡水溫度計134用于檢測淡水的溫度。所述淡水壓力表135用于檢測淡水的壓力。
[0031]所述給水進水口與濃水出水口之間通過濃水-給水壓差計ΛΡ2連接，用于檢測濃水與給水的壓差。
[0032]所述給水進水口與淡水出水口之間通過淡水-給水壓差計Λ Ρ3連接，用于檢測淡水與給水的壓差。
[0033]此外，所述濃水出水口還與一濃水外排管L5的一端連通，濃水外排管15另一端與外界連通，使濃水可通過濃水外排管L5排放到外界。該濃水外排管L5上設有濃水流量外排調節閥Κ16與濃水外排流量計126。所述濃水流量外排調節閥Κ16用于調節外排的濃水的流量。所述濃水外排流量計126用于測量外排的濃水的流量。所述淡水出水口還與一淡水外排管L6的一端連通，淡水外排管L6另一端與外界連通，使淡水可通過淡水外排管L6排放到外界。該淡水外排管L6上設有淡水流量外排調節閥Κ17與淡水外排流量計136。所述淡水流量外排調節閥Κ17用于調節外排的淡水的流量。所述淡水外排流量計136用于測量外排的淡水的流量。
[0034]進一步地，本裝置還包括一與該第一反滲透裝置I結構相同的第二反滲透裝置9，其并聯在該第一反滲透裝置I上。該第二反滲透裝置9的給水進水口、濃水出水口與淡水出水口分別設有開關閥。具體地，兩反滲透裝置的給水進水口、濃水出水口以及淡水出水口對應地通過開關閥連接。該第二反滲透裝置9并聯在該第一反滲透裝置I上，在功能上與該第一反滲透裝置I 一致，當其中一個不能工作時，另外一個也可以工作，保證裝置隨時都能工作，可以提高裝置的冗余性。通過打開或關閉開關閥，實現兩個反滲透裝置的切換，也可采用兩個反滲透裝置同時運行的方式。
[0035]本裝置的工作原理如下:以反滲透為主要純水設備，將保安過濾器5、高壓泵6、水箱等通過管系連接，在水處理工藝上安裝高精度的在線監測儀表:精密差壓變送器(進出口壓差、跨膜壓差)、精密壓力表、在線電導率儀、在線PH計、淤塞指數測定儀，構成動態模擬裝置。通過多功能動態試驗裝置的模擬試驗，確定阻垢劑性能評價的關鍵指標或敏感指標。使用現場實際水源進行動態模擬試驗，從而確定阻垢劑性能評價的仲裁數據。
[0036]該反滲透水處理阻垢劑質量評價多功能試驗裝置的試驗工況如下:試驗水箱2中的水由試驗水箱2出水閥流向增壓泵4，由保安過濾器進水閥K4進入到保安過濾器5，經高壓泵6增壓后由給水流量調節閥K13調節進水流量，進入反滲透膜組件。分離得到的淡水由淡水流量調節閥K15控制產水流量，根據試驗要求，部分淡水經過淡水流量循環閥K9循環至試驗水箱2 ;也可經過淡水流量外排調節閥K17外排至外界。分離出的濃水由濃水流量調節閥K14控制濃水流量，根據試驗要求，部分濃水經過濃水流量循環閥K8循環至試驗水箱2 ;也可經過濃水流量外排調節閥K16外排至外界。其中，高壓泵6出口水可由高壓泵循環閥K7循環至試驗水箱2內。補水箱3內配制試驗用水，由補水泵8分流，一部分可經補水循環閥K12循環會補水箱3內，一部分經過補水閥Kl I，通過補水流量計33控制流量大小進入試驗水箱2內，以補充試驗用水。在保安過濾器5進出口安裝一個高精度壓差表，以監控保安過濾器5運行狀況。在反滲透膜組件進水前設置在線儀表:給水流量計111、淤塞指數測定儀112、給水pH計113、給水電導率表114、給水溫度計115與給水壓力表116。反滲透濃水和淡水分別設置在線儀表:濃水流量計121、濃水pH計122、濃水電導率表123、濃水溫度計124、濃水壓力表125以及淡水流量調節閥K15、淡水流量計131、淡水pH計132、淡水電導率表133、淡水溫度計134與淡水壓力表135以分別監測濃水和淡水水質。此外，分別在反滲透膜組件進水和濃水、反滲透膜進水和淡水之間設置高精度壓差表。在線儀表采集的信號經過PLC控制，集中輸出至電腦，自動進行監測指標數據記錄。
[0037]基于上述的一種反滲透水處理阻垢劑質量評價試驗裝置，實現本發明的一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法，包括如下步驟:
[0038](I)將阻垢劑加入試驗用水作為反滲透過程中的給水，加壓后注入反滲透組件，產生濃水與淡水。
[0039](2)在該過程中連續地測量并記錄濃水與給水間的壓差并將該壓差隨時間的變化情況與標準數據作比較；若該壓差的增長比標準數據慢，則說明該阻垢劑適合該試驗用水的水質，否則說明該阻垢劑不適合該試驗用水的水質。
[0040]進一步，所述標準數據為在相同的水質條件與試驗操作下不加入阻垢劑，得到的濃水與給水間的壓差數據，作為空白對比試驗來參考。
[0041]進一步，在相同的水質條件與試驗操作下加入不同的阻垢劑，得到濃水與給水間的壓差數據作為對比試驗數據。
[0042]進一步，分別計算采用不同的阻垢劑或不加入阻垢劑時，在相同運行周期內濃水與給水間的壓差平均增長速率；通過比較不同阻垢劑對應的壓差平均增長速率來評價阻垢劑的性能；平均增長速度越接近零，對應的阻垢劑的性能越好。通過數值比較，直觀地表達出阻垢劑的性能的好壞。
[0043]進一步，將不同的阻垢劑或不加入阻垢劑得到的濃水與給水間的壓差的離散數據通過計算機擬合成關于壓差-時間變化曲線；通過比較不同阻垢劑對應的壓差-時間變化曲線來評價阻垢劑的性能；壓差-時間變化曲線越平緩，對應的阻垢劑的性能越好。通過壓差-時間變化曲線圖比較，直觀地表達出阻垢劑的性能的好壞。
[0044]進一步，裝置運行的方法采用階梯排水法或階梯加藥法或間歇補排水法或連續補排水法或給水濃水對比法。[0045]本發明的原理如下:在動態試驗過程中，模擬用戶水或使用用戶實際水，添加反滲透水處理藥劑，然后連續通過反滲透裝置。如果反滲透水處理藥劑效果不好、藥劑之間不兼容或者與膜材料不兼容，或者生成了不兼容物，則必然在反滲透裝置的水流通道上附著沉積物，導致水流阻力增加，流路水頭損失增大，導致反滲透裝置進出水壓差增加。
[0046]因而，將阻垢劑與空白進行對比試驗或將多種阻垢劑進行對比試驗，分別得到壓差隨時間的變化情況。在相同的運行周期內，壓差增長速率越高，說明阻垢劑的性能越差；反之阻垢劑的性能越好。同樣的，比較壓差-時間變化曲線，曲線越陡，說明壓差增長的快，阻垢劑的性能越差；反之，曲線越平緩，壓差增長得越慢，阻垢劑的性能越好。
[0047]根據以下的兩個實施例，進一步說明本發明的一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法。
[0048]實施例一:
[0049]試驗裝置:采用圖1中所示的一種反滲透水處理阻垢劑質量評價試驗裝置。
[0050]測試方法:階梯排水法(將淡水以部分排放、濃水回流至進水箱的方式，提高進水中水質離子含量)。
[0051]試驗用水:由用除鹽水和化學藥品(CaCl2、MgSO4, NaHCO3等)配制成，試驗用水的
水質情況如下表:
[0052]
【權利要求】
1.一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法，其特征在于: 將阻垢劑加入試驗用水混合均勻后，作為反滲透過程中的給水，經高壓泵注入反滲透組件，分離產生濃水與淡水； 在該過程中連續地測量并記錄濃水與給水間的壓差并將該壓差隨時間的變化情況與標準數據作比較；若該壓差的增長比標準數據慢，則說明該阻垢劑適合該試驗用水的水質，否則說明該阻垢劑不適合該試驗用水的水質。
2.根據權利要求1所述的一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法，其特征在于:所述標準數據為在相同的水質條件與試驗操作下不加入阻垢劑，得到的濃水與給水間的壓差數據。
3.根據權利要求2所述的一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法，其特征在于:在相同的水質條件與試驗操作下加入不同的阻垢劑，得到濃水與給水間的壓差數據作為對比試驗數據。
4.根據權利要求3所述的一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法，其特征在于還包括如下步驟:分別計算采用不同的阻垢劑或不加入阻垢劑時，在相同運行周期內濃水與給水間的壓差平均增長速率；通過比較不同阻垢劑對應的壓差平均增長速率來評價阻垢劑的性能；平均增長速度越接近零，對應的阻垢劑的性能越好。
5.根據權利要求4所述的一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法，其特征在于還包括如下步驟:將不同的阻垢劑或不加入阻垢劑得到的濃水與給水間的壓差的離散數據通過計算機擬合成關于壓差-時間變化曲線；通過比較不同阻垢劑對應的壓差-時間變化曲線來評價阻垢劑的性能；壓差-時間變化曲線越平緩，對應的阻垢劑的性能越好。
6.根據權利要求5所述的一種基于壓差評價反滲透水處理藥劑性能的方法，其特征在于:裝置運行的方法采用階梯排水法或階梯加藥法或間歇補排水法或連續補排水法或給水濃水對比法。
【文檔編號】G01N33/00GK103969399SQ201410155906
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】楊麟, 劉娟, 杜玉輝, 余芬, 孫婷婷, 郭思學 申請人:廣州特種承壓設備檢測研究院