中空纖維過濾組件的完整性的監控方法
2023-12-03 00:13:51 1
專利名稱：中空纖維過濾組件的完整性的監控方法
技術領域：
本發明涉及的是用於監控超濾或超過濾組件的完整性的監控的方法和裝置。這種超濾組件和超過濾組件主要用於溶液的分離和富集處理，特別是用於水處理。
已經知道這樣的組件是將許多的中空纖維集成束，本發明提出要解決的問題是檢測一根纖維的斷裂的方法，這個纖維的斷裂表現為液體直接從膜的髒的一面(濃縮面)通過完全或部分斷裂的纖維到達乾淨面(滲透過的面)。
現在有相當數量的超過濾組件的完整性改變的檢測方法，可以歸結為兩類。
-實施對處理過的水的質量的進行監控的方法，-藉助於物理處理實施對滲漏的監控的那種方法。
下面就屬於上述這兩類方法的相應的現有技術狀況給出某些詳細的說明。
對處理過的水的質量的監控濁度測量一般地說，用膜處理了的水的濁度小於0．1 NTU(濁度的單位)。組件的完整性的缺陷應該表現為濁度的增大。因此，如果，所處理的水的濁度很低，稀釋作用就使得在幾萬根纖維中或幾個組件中測出一根斷裂的纖維的滲漏成為不可能。這種檢測只有在要處理的水中汙染嚴重(très chargée)時才有效。例如，如果汙染的水以粉末狀的0．8g／l活性碳處理，則很容易從120000條纖維中(或8個組件中)檢測出一條斷裂的纖維。對於濁度小的天然水，例如0．5 NTU，從15000條纖維(只有一個組件)中就不能保證檢測出一條斷裂的纖維。
顆粒計數這種方法較濁度測量法要靈敏得多，但同樣有局限性。使用這種技術，在用切向方式運行處理雜質相對多的水(0．15mg／l的活性碳)時，可以在420000條纖維中測出一條斷裂的纖維。若用前向方式和濁度小的水，可以在幾個組件上，或約100000條纖維中檢測出一條斷裂的纖維。另外，這種方法要求格外細心和保持。
細菌學分析這涉及的是一種艱苦而長時間的實施方法，它受到外部汙染。必須至少有連續兩次陰性的結果才能開始證明有一個滲漏。這種方法可以實施一個Colibaciles探測器，然而可以看到，即使膜不完整，一般也只產生除去Escherichiae Coli的水。因此這種系統是不能應用的。而且檢測要求有幾天的時間。
總之，建立在對處理過的水的質量的監控上的各種方法有或大或小的可靠性，且有有限的準確度。是對一個過濾站、一個過濾機組、最好是對具有幾個組件的一個過濾機進行一個總的監控方法。因此此後必須使用別的方法來找到損壞了的膜。於是檢測的方法需時太長。
滲漏檢測氣壓檢驗這是最為熟知的檢驗，是在膜的一面用壓強封閉一個氣壓區，測量通過膜的一個給定的氣壓降所需的時間。膜的細孔都充滿了水，氣體通過水散得很慢，氣壓按照一個標準的斜率緩慢下降。如果氣壓下降太快，則說明膜漏氣，因而說明至少有一根纖維是斷裂了。如果逐個組件使用這種方法，這種方法相對是準確的。然而在這種情況下，必須進行手工操作，以將組件隔開，並與空氣接觸。當將這種方法用到過濾機上時，這種方法就是近似的了。另外，組件的老化使氣體擴散的速度改變，區別斷裂了的纖維和膜的孔隙度的一般增大就變得相當困難。
氣體擴散檢驗在實施這種方法中，膜的一面保持有水，而另一面承受一個不大的氣壓。如果膜的完整性不好，則通過漏孔通過的氣體就使有水的那面的壓強很快增加。使用這種技術排除在這些情況下慢得多的氣體擴散的幹擾，因為水中溶解的空氣達到飽和然後在空氣擴散前脫氣。
聲學檢測這種技術在於使用一個聽診器來識別一個組件在空氣透過斷裂的纖維時的漏氣。由此在有水的那個面產生的「氣泡」是易於聽到的，這種聽診是由操作員來實現的。
總之，建立在對滲漏檢測基礎上的組件的完整性的監控技術是一種用於整個組件(一個過濾機)的整體技術，能夠檢測一個滲漏而不能識別出損壞了的組件。這種技術僅能在停產期間實施，且至少需要幾分鐘時間。還有，在有故障的情況下，需要有附加的措施(例如用聽診器聽)才能識別出有故障的組件，這種監聽也必須在停產後進行。
本發明所提出的方法沒有前述的那些方案的缺陷，這種方法能夠檢測通過組件的一根纖維的滲漏而不必停產，這種檢測可以連續進行而只需幾秒鐘。
於是，本發明的目的在於一種監控中空纖維過濾組件的完整性的方法，檢測所處理的流體通過一根完全斷裂或部分斷裂的纖維的滲漏的方法，其特徵在於它是-檢測流體通過斷裂的纖維所產生的噪聲，-放大由此而得到的噪聲；並-將由此而得到的放大了的信號和一個表徵組件的完整性的一個噪聲級閾值在同一個頻帶內進行比較，這種比較可以檢測出組件是否完整。
本發明還在於實施上面所說的方法的一個裝置，這種裝置的特徵在於它具有-一個裝在每個組件的下排出口上的水聽器類型的傳感器；-對上述傳感器所發出的信號進行放大的放大器；及-一個比較器-分析器組，用來對放大後的來自傳感器的噪聲信號和表徵完整組件的噪聲級閾值進行比較，對比較結果進行分析，以能檢測出在這組件上有可能出現的滲漏。
從後面的描述中將看到本發明的另外一些特徵和優越性。在後面描述中參考下面的附圖-
圖1為一曲線，示出組件的聲學標記；而-圖2是本發明的裝置的一個實施方式的示意圖。
由此看出，本發明的目的方法是建立在對處理的液體直接從膜的髒的一面(濃縮面)通過過濾膜的完全的或部分斷裂的纖維到達膜的淨面(滲透過的面)時所產生的噪聲的檢測上面。
本發明並不限制在使用微型計算機來對信號進行分析，可以用一個設備來採集信號，用一個可編程的中央自動裝置來分析信號。
在圖2中，用10標出一個過濾組件，它是由組成束的多條中空纖維所組成。根據本發明，在這個組件10的下排水口12處裝上一個水聽器型的傳感器14，和淨水(滲透過來的)接觸，用來直接監聽流體通過的噪聲，每個組件例如都有一個如14的水聽器。
水聽器所發出的信號經由用微型計算機16方式所實現的電子裝置16進行放大和分析，以能在予定的頻帶內測量表徵完整組件的噪聲級。然後在同一頻帶內將這個測量的結果和一個噪聲級閾值進行比較，這個比較能夠表明所測之組件是否完整。
在圖2所示的曲線中，可以清楚地看到在過濾組件中有一條斷裂的纖維，組件的聲學標記的噪聲級的特徵性增加使能立即檢測出組件的完整性有異常。
本發明的申請人所進行的試驗證明，完好的組件的參考噪聲級是均勻的，在過濾機中從一個場所到另一個場所，從一個地方到另一個地方都沒有明顯的變化，由此可以推出，逐個組件、逐個位置、逐個場所地標出「聲學標記」並非是確定的，亦可推出，初始噪聲級的記錄對於檢測也並非是必須的。
在本發明的各種可能應用中，特別舉出下面的一個-監聽水通過可能的漏孔而產生的噪聲，在過濾的方式下實施，不需停產；從前面的描述中可知，本發明的目的方法可以在過濾方式下，可以只要幾秒鐘，近乎連接地、自動地在過濾的每一個階段、或幾乎任何時候都能對組件的完整性進行監控。可以逐個組件檢驗這些組件的纖維的完整性，不完整性的指示用來標識膜的故障，在前面所述的現在所實施的各種方法中沒有一個在任何情況下能達到這種結果，那些方法都意味著在檢測到過濾機的組件組的滲漏之後，停產來進行檢測和實施這些方法標識出有缺陷的組件，而本發明能即刻識別出非完好的那個組件。
當然，本發明並不限於前面所描述和／或舉出的實施方式，本發明包括所有的變形。
權利要求
1．一種對中空纖維過濾組件的完整性的監控和對處理的液體通過完全或部分斷裂的纖維的滲漏進行檢測的方法，其特徵在於該方法是-檢測流體通過斷裂的纖維所產生的噪聲；-放大這樣所得到的信號，以及-將這樣得到並放大的信號與表徵完好的組件的噪音級閾值在同一頻帶內進行比較，這個比較能夠檢測出組件是否完好。
2．根據權利要求1的方法，其特徵在於是用連續的方法在過濾方式中勿需停產由監聽處理的流體通過可能的滲漏而產生的噪聲來實施的。
3．一種用來實施根據前述的權利要求中的任意一項的方法的裝置，其特徵在於它包括-裝在每個組件(10)的下排液口(12)上的水聽器(14)型的傳感器，-對這個傳感器所發出的信號進行放大的放大器，以及-一個比較器-分析器組，用來對放大了的獲得的噪聲信號與表徵完好組件的噪聲級閾值進行比較，對這個比較進行分析以能檢測在述及的組件上可能出現的滲漏。
全文摘要
一種對中空纖維過濾組件的完整性的監控與對處理的流體通過完全或部分斷裂的纖維滲漏進行檢測的方法,其特徵在於:這個方法是檢測流體通過斷裂的纖維所產生的噪聲;放大這樣得到的信號;將這樣得到並放大的信號與表徵完好組件的噪聲級閾值在同一個頻帶內進行比較,這個比較就能檢測出組件是否完好。
文檔編號B01D65/10GK1291911SQ9980357
公開日2001年4月18日 申請日期1999年2月22日 優先權日1998年3月2日
發明者卡爾·格魯西納, 吉恩－米歇爾·萊恩, 皮埃爾·毛臘特, 瑪利－雷恩·薛瓦利埃 申請人:蘇伊士-裡昂水務公司