本发明公开了一种水处理用膜性能分析方法，膜性能分析装置包括进料箱、膜室、产水箱、进料泵以及反洗泵，本发明可多维度测试膜性能及进行膜污染研究，利用本发明的膜性能分析装置可分析测试装置测试膜初始性能、进行污染模型的类型评价、计算膜污染速率、通过不同污染源截留速率评价膜污染、通过超声波技术评价膜污染形成速率、进行反洗控制膜污染效果测试以及化学清洗控制膜污染效果测试。
1.一种水处理用膜性能分析方法，其特征在于，包括进料箱、膜室、产水箱、进料泵以及反洗泵，其中：
所述进料泵的进水口上连接进料水管，所述进料水管的端部延伸至所述进料箱内底部，所述进料泵的出水口上连接供水管，所述供水管通过第一供水支路与所述进料箱相连通，所述供水管通过第二供水支路连接至所述膜室的进水口，所述第一供水支路上设有旁路阀，所述第二供水支路上设有进水阀以及进水压力表；所述膜室的产水口连接有产水管，所述产水管通过第一产水支路与所述进料箱相连通，所述第一产水支路上设有产水回流阀，所述产水管通过第二产水支路连接至所述产水箱，所述第二产水支路上设有产水阀以及产水流量计；所述膜室的浓水口连接有浓水管，所述浓水管的末端延伸至所述进料箱，所述浓水管上设有浓水压力表、浓水阀以及浓水流量计；所述产水箱的底部出水口通过管路连接至所述反洗泵的进水口，所述反洗泵的出水口通过反洗管连接至所述第二产水支路，所述反洗管上设有反洗阀、反洗流量计以及反洗压力表；
在所述进料箱中装满水，在所述膜室中填装待测试的膜片，打开旁路阀、进水阀、产水阀，开启进料泵，通过调节旁路阀使进水压力表达到预期测试压力，读取产水流量计的数值F1，根据待测试的膜片的面积A计算出膜通量J，J＝F1/A；
在获知膜通量J之后，根据达西定律J＝ΔP/(μRt)计算膜初始过滤阻力Rt，J为膜通量，ΔP为膜片两侧的压力差，μ为溶液粘度，Rt为膜初始过滤阻力，当测试过程中浓水阀开启时，ΔP＝(P1+P2)/2，P1为进水压力表的数值，P2为浓水压力表的数值，当测试过程中浓水阀不开启时，ΔP＝P1。
2.如权利要求1所述的水处理用膜性能分析方法，其特征在于，所述分析方法还包括污染模型的类型分析，膜污染模型的类型通过以下公式评价：或
其中，t表示过滤时间，J代表膜通量，V表示过滤体积，V＝F1*t，A0代表膜面积，K为系数；
通过拟合曲线，找到转折点，对变化点前后的数据再次分别拟合，得到n的值就可确定不同组别污染中起主导作用的机制，当n＝2时，主要是完全阻塞模型，当n＝1.5时，标准阻塞起主导作用，当n＝1时，视为临界阻塞，当n＝0左右时，则是滤饼层阻塞。
3.如权利要求1所述的水处理用膜性能分析方法，其特征在于，所述分析方法还包括膜污染速率的计算方法，污染速率包括死端过滤时的污染速率和错流过滤时的污染速率。
4.如权利要求3所述的水处理用膜性能分析方法，其特征在于，死端过滤时，在进料箱中充满待处理料液，在膜室中填装待测试的膜片，打开进水阀、产水阀，开启进料泵，通过调节旁路阀来控制进水压力，在稳定进水压力条件下记录产水流量计F1随时间t的变化，由此得出膜通量变化速率α＝ΔJ/t，其中，ΔJ＝|J1‑J0|/J0×100，ΔJ为膜通量变化率，J0为初始通量，J1为经过时间t后的膜通量。
5.如权利要求3所述的水处理用膜性能分析方法，其特征在于，错流过滤时，在进料箱中充满待处理料液，在膜室中填装待测试的膜片，打开进水阀、浓水阀、产水阀，开启进料泵，可以通过调节旁路阀来控制进水压力，在稳定进水压力条件下记录产水流量计F1随时间t的变化，由此得出在一定错流流速条件下的膜通量变化速率α＝ΔJ/t，其中，ΔJ＝|J1‑J0|/J0×100，ΔJ为膜通量变化率，J0为初始通量，J1为经过时间t后的膜通量。
6.如权利要求1所述的水处理用膜性能分析方法，其特征在于，所述分析方法，所述第二供水支路上设有进水水质测试仪，所述第二产水支路上设有膜产水水质测试仪，所述进水水质测试仪以及膜产水水质测试仪与控制端通讯连接，所述控制端与所述的进水压力表、浓水压力表、反洗压力表、产水流量计、浓水流量计、反洗流量计通讯连接；
膜截留速率η＝ΔR/t，其中R＝C0/C*100％，R为试验膜污染物膜截留率，C0为膜产水水质测试仪测试的污染物浓度，C为进水水质测试仪测试的污染物浓度，截留变化率ΔR＝|R均‑R0|/R0×100，ΔR为截留率变化率，R0为测试膜截留空白样品的截留率值，R均为试验膜多次测试进水的截留率平均值。
7.如权利要求6所述的水处理用膜性能分析方法，其特征在于，不同污染阶段膜污染截留率与膜通量变化速率的评价关系如下表所示：
8.如权利要求1所述的水处理用膜性能分析方法，其特征在于，所述膜室上设有超声传感器，所述超声传感器与所述超声发射接收器通讯连接，所述超声发射接收器通过示波器连接至控制端；
所述分析方法还包括膜上污染层厚度的计算，ΔS＝c*Δt/2，式中ΔS为污染层厚度，Δt是到达时间，超声速度c已知，由此计算ΔS准确值。
9.如权利要求1所述的膜性能分析方法，其特征在于，所述分析方法还包括反洗控制膜污染效果测试方法，在测试时，在产水箱充满纯水或膜产水，打开浓水阀、反洗阀，开启反洗泵，通过控制反洗阀开度控制反洗流量计；同时通过不同反洗时间，控制不同反洗流量计，判断膜污染膜污染恢复效果。
10.如权利要求1所述的膜性能分析方法，其特征在于，所述分析方法还包括化学清洗控制膜污染效果测试方法，所述进料箱的底部设有磁力搅拌器，在测试时，进料箱内配置一定浓度清洗剂，打开磁力搅拌器、进水阀、浓水阀、产水回流阀，开启进料泵，通过控制循环、浸泡的时间，判断膜污染膜污染恢复效果。
一种水处理用膜性能分析方法
技术领域
[0001] 本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种水处理用膜性能分析方法。
背景技术
[0002] 随着水处理中膜工艺的普及使用，发现膜性能以及膜污染一直是困扰膜系统长期稳定运行的难题。在相同过滤精度下，膜性能的好坏主要以膜初始通量、过滤阻力作为代表。而运行过程中积累的膜污染主要有有机污染和无机污染。而解决膜污染，最有效的方法就是弄清膜污染形成的原因，确定膜污染的种类。目前市场可见的测试装置仅通过流量、压力的变化单一的测定膜性能及膜污染带来的流量及压力的变化。
[0003] 现有技术中缺乏相应的装置和膜性能分析方法，既可以有效测试有机膜/无机膜性能，又可以进行膜污染机理分析研究及膜污染控制评价等功能。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种水处理用膜性能分析方法。
[0005] 为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
[0006] 一种水处理用膜性能分析方法，包括进料箱、膜室、产水箱、进料泵以及反洗泵，其中：
[0007] 所述进料泵的进水口上连接进料水管，所述进料水管的端部延伸至所述进料箱内底部，所述进料泵的出水口上连接供水管，所述供水管通过第一供水支路与所述进料箱相连通，所述供水管通过第二供水支路连接至所述膜室的进水口，所述第一供水支路上设有旁路阀，所述第二供水支路上设有进水阀以及进水压力表；所述膜室的产水口连接有产水管，所述产水管通过第一产水支路与所述进料箱相连通，所述第一产水支路上设有产水回流阀，所述产水管通过第二产水支路连接至所述产水箱，所述第二产水支路上设有产水阀以及产水流量计；所述膜室的浓水口连接有浓水管，所述浓水管的末端延伸至所述进料箱，所述浓水管上设有浓水压力表、浓水阀以及浓水流量计；所述产水箱的底部出水口通过管路连接至所述反洗泵的进水口，所述反洗泵的出水口通过反洗管连接至所述第二产水支路，所述反洗管上设有反洗阀、反洗流量计以及反洗压力表；
[0008] 膜初始性能的测试方法包括以下步骤：
[0009] 在所述进料箱中装满水，在所述膜室中填装待测试的膜片，打开旁路阀、进水阀、产水阀，开启进料泵，通过调节旁路阀使进水压力表达到预期测试压力，读取产水流量计F1的数值，根据待测试的膜片的面积A计算出膜通量J，J＝F1/A；
[0010] 在获知膜通量J之后，根据达西定律J＝ΔP/(μRt)计算膜初始过滤阻力Rt，J为膜通量，ΔP为膜片两侧的压力差，μ为溶液粘度，Rt为过滤总阻力。
[0011] 在上述技术方案中，膜污染模型的类型通过以下公式评价：
[0012]
[0013] 或
[0014] 其中，t表示过滤时间，J代表过膜通量，V表示过滤体积，V＝F1*t，A0代表膜面积，K为系数；
[0015] 通过拟合曲线，找到转折点，对变化点前后的数据再次分别拟合，得到n的值就可确定不同组别污染中起主导作用的机制，当n＝2时，主要是完全阻塞模型，当n＝1.5时，标准阻塞起主导作用，当n＝1时，视为临界阻塞，当n＝0左右时，则是滤饼层阻塞。
[0016] 在上述技术方案中，所述分析方法还包括膜污染速率的计算方法，污染速率包括死端过滤和错流过滤。
[0017] 在上述技术方案中，死端过滤时，在进料箱中充满待处理料液，在膜室中填装待测试的膜片，打开进水阀、产水阀，开启进料泵，通过调节旁路阀来控制进水压力，在稳定进水压力条件下记录产水流量计F1随时间t的变化，由此得出由膜通量变化速率为参考的膜污染速率α＝ΔJ/t，其中，ΔJ＝|J1‑J0|/J0×100，ΔJ为膜通量变化率，J0为初始通量，J1为经过时间t后的膜通量。
[0018] 在上述技术方案中，错流过滤时，在进料箱中充满待处理料液，在膜室中填装待测试的膜片，打开进水阀、浓水阀、产水阀，开启进料泵，可以通过调节旁路阀来控制进水压力，在稳定进水压力条件下记录产水流量计F1随时间t的变化，由此得出在一定错流流速条件下的由膜通量变化速率为参考的膜污染速率α＝ΔJ/t，其中，ΔJ＝|J1‑J0|/J0×100，ΔJ为膜通量变化率，J0为初始通量，J1为经过时间t后的膜通量。
[0019] 在上述技术方案中，所述第二供水支路上设有进水水质测试仪，所述第二产水支路上设有膜产水水质测试仪，所述进水水质测试仪以及膜产水水质测试仪与控制端通讯连接，所述控制端与所述的进水压力表、浓水压力表、反洗压力表、产水流量计、浓水流量计、反洗流量计通讯连接；
[0020] 所述分析方法还包括膜截留速率的计算方法：
[0021] 膜截留速率η＝ΔR/t，其中R＝C0/C*100％，R为试验膜污染物膜截留率，C0为WA2测试的污染物浓度，C为WA1测试的污染物浓度，截留变化率ΔR＝|R均‑R0|/R0×100，ΔR为截留率变化率，R0为测试膜截留空白样品的截留率值，R均为试验膜多次测试进水的截留率平均值。
[0022] 在上述技术方案中，不同污染阶段膜污染截留率与膜通量变化速率的评价关系如下表所示：
[0023]
[0024] 在上述技术方案中，所述膜室上设有超声传感器，所述超声传感器与所述超声发射接收器通讯连接，所述超声发射接收器通过示波器连接至控制端；
[0025] 所述分析方法还包括膜上污染层厚度的计算，ΔS＝c*Δt/2，式中S为界面至传感器距离，ΔS为污染层厚度，Δt是到达时间，超声速度c已知，由此计算ΔS准确值。
[0026] 在上述技术方案中，所述分析方法还包括反洗控制膜污染效果测试方法，在测试时，在产水箱充满纯水或膜产水，打开浓水阀、反洗阀，开启反洗泵，通过控制反洗阀开度控制反洗流量计F3；同时通过不同反洗时间，控制不同F3，判断膜污染膜污染恢复效果，其中膜污染速率α＝ΔJ/t，其中，ΔJ＝|J1‑J0|/J0×100，ΔJ为膜通量变化率，J0为初始通量，J1为经过时间t后的膜通量，J为膜通量，J＝F3/A，A为膜片的面积。
[0027] 在上述技术方案中，所述分析方法还包括化学清洗控制膜污染效果测试方法，所述进料箱的底部设有磁力搅拌器，在测试时，进料箱内配置一定浓度清洗剂，打开磁力搅拌器、进水阀、浓水阀、产水回流阀，开启进料泵，通过控制循环、浸泡的时间，判断膜污染膜污染恢复效果，其中膜污染速率α＝ΔJ/t，其中，ΔJ＝|J1‑J0|/J0×100，ΔJ为膜通量变化率，J0为初始通量，J1为经过时间t后的膜通量，J为膜通量，J＝F3/A，A为膜片的面积。
[0028] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0029] 1.本装置可以通过多维度测试膜性能及进行膜污染研究。本发明可多维度测试膜性能及进行膜污染研究，利用本发明的膜性能分析装置可分析测试装置测试膜初始性能、进行污染模型的类型评价、计算膜污染速率、通过不同污染源截留速率评价膜污染、通过超声波技术评价膜污染形成速率、进行反洗控制膜污染效果测试以及化学清洗控制膜污染效果测试。
[0030] 2.除了可以通过该方式评定膜的性能及污染带来的趋势，还可以通过在线分析仪表分别定性及定量的分析颗粒胶体、有机物、无机物分别对膜污染的速率及机理。
[0031] 3.本装置通过超声波技术的耦合，还可以定性及定量的分析膜污染层厚度增长速率的变化。结合以上功能，该测试装置实现了在一套测试装置中科学分析膜性能及膜污染形成及机理方面的研究和评价。
[0032] 4.本装置的清洗回路及闭合回路的设计可以实现物理清洗、化学清洗这两种常见膜污染控制的手段，可以通过不同反洗强度、清洗药剂浓度、浸泡时间等多角度对膜污染进行控制研究。另外，更为先进的是叠加了超声波技术，可以通过调整超声波不同波长及频率，考察其对膜污染控制的效果，以此实现更多膜污染控制方法的研究。
附图说明
[0033] 图1所示为本装置的工艺流程图。
[0034] 图2是膜污染超声检测原理图。
[0035] 图3是对应图2膜污染检测时超声信号谱图。
[0036] 图中：A：磁力搅拌器；B：进料泵；C：反洗泵；T1：进料箱；T2：产水箱；V1：旁路阀；V2：进水阀；V3：浓水阀；V4：产水回流阀；V5：产水阀；V6：反洗阀；V7：纯水进水阀门；V8：进气阀门；P1：进水压力表；P2：浓水压力表；F1：产水流量计；F2浓水流量计；F3：反洗流量计；Cell：
膜室；WA1：进水水质测试仪；WA2：膜产水水质测试仪；S：超声传感器；Utr:超声发射接收器；
os:示波器；PC：控制端；
[0037] 1‑进料水管，2‑供水管，3‑第一供水支路，4‑第二供水支路，5‑产水管，6‑第一产水支路，7‑第二产水支路，8‑浓水管，9‑反洗管。
具体实施方式
[0038] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0039] 实施例1
[0040] 一种通用膜性能和膜污染分析测试装置，包括进料箱T1、膜室Cell、产水箱T2、进料泵B以及反洗泵C，其中：
[0041] 所述进料箱T1的底部设有磁力搅拌器A；
[0042] 所述进料泵B的进水口上连接进料水管1，所述进料水管1的端部延伸至所述进料箱T1内底部，所述进料泵B的出水口上连接供水管2，所述供水管2通过第一供水支路3与所述进料箱T1相连通，所述供水管2通过第二供水支路4连接至所述膜室Cell的进水口，所述第一供水支路3上设有旁路阀V1，所述第二供水支路4上设有进水水质测试仪WA1、进水阀V2以及进水压力表P1；
[0043] 所述膜室Cell的产水口连接有产水管5，所述产水管5通过第一产水支路6与所述进料箱T1相连通，所述第一产水支路6上设有产水回流阀V4，所述产水管通过第二产水支路7连接至所述产水箱T2，所述第二产水支路7上设有产水阀V5、产水流量计F1以及膜产水水质测试仪WA2；
[0044] 所述膜室Cell的浓水口连接有浓水管8，所述浓水管8上设有浓水压力表P2、浓水阀V3以及浓水流量计F2，所述浓水管8的末端延伸至所述进料箱T1；
[0045] 所述产水箱T2的底部出水口通过管路连接至所述反洗泵C的进水口，所述反洗泵C的出水口通过反洗管9连接至所述第二产水支路7，所述反洗管9上设有反洗阀V6、反洗流量计F3以及反洗压力表P3。
[0046] 为了测试待测试的膜片上沉积污染物的厚度，以及研究超声波对膜污染控制，所述膜室Cell上设有超声传感器S，所述超声传感器S与所述超声发射接收器Utr通讯连接，所述超声发射接收器Utr通过示波器os连接至控制端PC，更进一步的，所述控制端PC与所述的进水压力表P1、浓水压力表P2、反洗压力表P3、产水流量计F1、浓水流量计F2、反洗流量计F3、进水水质测试仪WA1以及膜产水水质测试仪WA2通讯连接，实现实时在线检测。
[0047] 测试膜性能的膜室Cell随着长时间的使用，很容遭受测试水源的污染和细菌的滋生，这就给膜的污染测试实验带来了很多不确定性和干扰。为了解决这一难题，在所述膜室Cell内采用纳米银抑菌涂层涂敷设计，确保不会产生有机微生物污染。
[0048] 所述第二供水支路4上设有纯水进水阀门V7和进气阀门V8，所述纯水进水阀门V7和进气阀门V8设置在进水阀V2以及进水压力表P1之间，每次测试完成时，分别打开纯水进水阀门V7、产水回流阀V4、产水阀V5对膜室Cell及其管路进行纯水冲洗。然后再打开进气阀门V8、产水回流阀V4、产水阀V5对膜室Cell及其管路进行压缩空气吹脱干燥，以此保持膜室始终干净清洁，消除对测试结果可能产生的外部干扰。
[0049] 实施例2
[0050] 利用实施例1所述的分析测试装置测试膜初始性能。
[0051] 在所述进料箱T1中装满水，在所述膜室Cell中填装待测试的膜片，打开旁路阀V1、进水阀V2、产水阀V5，开启进料泵B，通过调节旁路阀V1使进水压力表P1达到预期测试压力，读取产水流量计F1的数值，可以根据待测试的膜片的面积A计算出膜通量J，具体的：
[0052] 膜通量J＝F1/A。
[0053] 在获知膜通量J之后，根据达西定律计算膜初始过滤阻力，具体的：
[0054] J＝ΔP/(μRt)，其中，J为膜通量(m3/(m2·s))，ΔP为膜片两侧的压力差(MPa)，μ为‑1溶液粘度(Pa·s)，Rt为过滤总阻力(m )，当测试过程中浓水阀V3开启时，ΔP＝(P1+P2)/2，当测试过程中浓水阀V3不开启时，ΔP＝P1。
[0055] 实施例3
[0056] 利用实施例1所述的分析测试装置进行膜污染评价。
[0057] 3.1污染模型的类型评价
[0058] 膜污染公认的有四种经典污染模型：完全阻塞模型、标准阻塞模型、临界阻塞模型和滤饼层模型。完全阻塞模型假设超滤膜孔完全被堵塞从而使跨膜阻力增大；标准阻塞是指小粒径污染物粘附于膜孔内侧使得膜孔窄化使过流能力下降；临界阻塞模型是介于完全阻塞和标准阻塞之间；滤饼层模型主要是污染物在膜表面沉积形成滤饼层。
[0059] 膜污染模型的类型通过以下公式评价：
[0060]
[0061] 或
[0062] 其中，t表示过滤时间(s)，J代表过膜通量，V表示过滤体积(m L)，V＝F1*t，A0代表膜面积，K为系数。
[0063] 通过拟合曲线，找到转折点，对变化点前后的数据再次分别拟合，得到n的值就可确定不同组别污染中起主导作用的机制。当n＝2时，主要是完全阻塞模型，当n＝1.5时，标准阻塞起主导作用；当n＝1时，视为临界阻塞：当n＝0左右时，则是滤饼层阻塞。
[0064] 3.2不同过滤方式参数变化评价膜污染速率的方法
[0065] 该装置可以用于测试死端过滤及错流过滤的污染速率及机理研究。
[0066] 1)死端过滤：在进料箱T1中充满待处理料液，在膜室Cell中填装待测试的膜片，打开进水阀V2、产水阀V5，开启进料泵B，可以通过调节旁路阀V1来控制进水压力，在稳定进水压力条件下记录产水流量计F1随时间t的变化，由此得出由膜通量变化速率为参考的膜污染速率α＝ΔJ/t。其中，ΔJ＝|J1‑J0|/J0×100，ΔJ为膜通量变化率，J0为初始通量，J1为经过时间t后的膜通量。
[0067] 2)错流过滤：在进料箱T1中充满待处理料液，在膜室Cell中填装待测试的膜片，打开V2、V3、V5，开启B，可以通过调节V1来控制进水压力，在稳定进水压力条件下记录产水流量计F1随时间t的变化，由此得出在一定错流流速条件下的由膜通量变化速率为参考的膜污染速率α＝ΔJ/t。
[0068] 3.3不同污染源截留速率评价膜污染的方法
[0069] 通过进水水质测试仪WA1、膜产水水质测试仪WA2，可以测得的数据分别是浊度、TDS(溶解性固体总量)、和TOC(水中有机物所含碳的总量)。浊度是代表水中悬浮颗粒及胶体含量的重要指标。TDS是代表水中无机离子含量的重要指标，而TOC是代表水中总有机碳含量的指标，可以用来表征水中有机物的含量。
[0070] 因此通过配置专项污染水，通过膜截留速率η＝ΔR/t，并结合膜污染速率3.2对膜的颗粒污染、有机污染、及无机污染的截留性能进行评价。
[0071] 其中R＝C0/C*100％，R为试验膜污染物膜截留率，C0为WA2测试的污染物浓度，C为WA1测试的污染物浓度，截留变化率ΔR＝|R均‑R0|/R0×100，ΔR为截留率变化率，R0为测试膜截留空白样品的截留率值，R均为试验膜多次测试进水的截留率平均值。R0和R均均通过R＝C0/C*100％计算。
[0072] 表1不同污染阶段膜污染截留率与膜通量变化速率的评价关系
[0073]
[0074] 3.4超声波技术评价膜污染形成速率的方法
[0075] 超声波是一种机械波，由机械振动产生，具有波动的普遍性。超声测量仪机械波在介质中的传播为基础，并由其穿透的机制确定声波速度。
[0076] 声阻抗率Z＝ρ*c其中ρ为介质密度，c为介质中的声速。
[0077] 当超声波遇到一个两相界面时能量将被分割，从而形成一个新的反射信号。反射波与入射波的振幅比值与界面两侧的阻抗差以及界面形貌有关。在足够高的频率下，超声传感器接收每一个不连续界面的反射同波。当介质中的声速以及发射出的信号和接收到的信号的时间延时，即到达时间，已知时，可以通过以下公式计算传播距离或厚度。
[0078] ΔS＝c*Δt/2，式中S为界面至传感器距离，ΔS为污染层厚度，Δt是到达时间，当超声速度c已知时便可以计算ΔS准确值。同理，该方法亦可以用来在线监测膜污染沉积的厚度。
[0079] 如图2所示，膜置于膜室两个有机玻璃板之间，传感器固定于组件上板。进水从膜上侧流过，渗透液从膜下侧流出。在污染进行时，膜表面会形成一个厚度为ΔS的污染层，并且从组件的各个界面上分别产生反射波A、B、C。相应会产水时域反射信号，反射波A代表组件上板与进料液之间的界面。反射波B代表最初的进料液与膜之间的界面。通常情况下，一旦污染层在膜表面上开始形成，进料液与膜之间界面的声阻抗及表面性质就会有所改变，从而导致反射波B变化为反射波B’。当污染层厚到足以被超声波信号所测量时，进料液与污染层之间的界面会产生新的反射波C，如果可以测量出反射波B与C在到达时间上的差值Δt(如图3所示)，污染层厚度ΔS就可以依据公式得出，这样就可以通过界面超声反射的变化在线计算出膜污染形成的速率。
[0080] 实施例4
[0081] 4.1反洗控制膜污染效果测试
[0082] 当膜污染到一定程度后物理反洗对于恢复膜通量有着至关重要的作用。在测试时，在产水箱T2充满纯水或膜产水。打开浓水阀V3、反洗阀V6，开启反洗泵C，通过控制反洗阀V6开度控制反洗流量计F3；同时通过不同反洗时间，控制不同F3，再结合3.2研究判断膜污染膜污染恢复效果。
[0083] 4.2化学清洗控制膜污染效果测试
[0084] 当膜污染到一定程度，常规物理反洗对于恢复膜通量作用不大时，可以进行化学清洗效果对于膜污染恢复的测试。在测试时，进料箱T1内配置一定浓度清洗剂(酸、碱、次氯酸钠等)。打开磁力搅拌器A、进水阀V2、浓水阀V3、产水回流阀V4，开启进料泵B，通过控制循环、浸泡的时间，再结合3.2研究判断膜污染膜污染恢复效果。
[0085] 4.3超声波控制膜污染效果测试
[0086] 超声波具有十分特殊的性质，即“超声空化”作用。当超声波在液体中传递碰到固体界面时，声波在碰撞点受到压缩之后立即产生反弹。声波的反弹造成该碰撞点形成一个微小的“真空泡”。“真空泡”瞬间崩溃，局部产生数百千帕及上千摄氏度的高温。这是超声波所携带能量的一种瞬间释放方式，称之为超声的“空化”现象。由于超声“空化”现象集中在固一液界面上，因而对作用点及其周围产生极强的冲击作用，对附着在膜表面上的凝胶层及沉淀物产生强烈的剥离效应。对于控制膜污染有着非常好的效果。本发明装置，在膜运行过程中可以通过调节超声功率和超声时间以实现控制膜污染的研究。
[0087] 4.4膜污染极限测试
[0088] 在进料箱T1中充满待处理料液，在膜室Cell中填装待测膜片。打开进水阀V2、产水回流阀V4，开启进料泵B，可以实现研究连续膜污染导致的进膜压力P1的变化趋势，通过Darcy定律:
[0089]
[0090] 得出膜耐污染性能的优异。J为膜通量，△P为跨膜压差，μ为透过液粘度；R为总阻力。R值越低说明膜的耐污染性约好。
[0091] 为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
[0092] 而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0093] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
