专利名称：中空纤维过滤组件的完整性的监控方法
技术领域：
本发明涉及的是用于监控超滤或超过滤组件的完整性的监控的方法和装置。这种超滤组件和超过滤组件主要用于溶液的分离和富集处理，特别是用于水处理。
已经知道这样的组件是将许多的中空纤维集成束，本发明提出要解决的问题是检测一根纤维的断裂的方法，这个纤维的断裂表现为液体直接从膜的脏的一面(浓缩面)通过完全或部分断裂的纤维到达干净面(渗透过的面)。
现在有相当数量的超过滤组件的完整性改变的检测方法，可以归结为两类。
-实施对处理过的水的质量的进行监控的方法，-借助于物理处理实施对渗漏的监控的那种方法。
下面就属于上述这两类方法的相应的现有技术状况给出某些详细的说明。
对处理过的水的质量的监控浊度测量一般地说，用膜处理了的水的浊度小于0．1 NTU(浊度的单位)。组件的完整性的缺陷应该表现为浊度的增大。因此，如果，所处理的水的浊度很低，稀释作用就使得在几万根纤维中或几个组件中测出一根断裂的纤维的渗漏成为不可能。这种检测只有在要处理的水中污染严重(très chargée)时才有效。例如，如果污染的水以粉末状的0．8g／l活性碳处理，则很容易从120000条纤维中(或8个组件中)检测出一条断裂的纤维。对于浊度小的天然水，例如0．5 NTU，从15000条纤维(只有一个组件)中就不能保证检测出一条断裂的纤维。
颗粒计数这种方法较浊度测量法要灵敏得多，但同样有局限性。使用这种技术，在用切向方式运行处理杂质相对多的水(0．15mg／l的活性碳)时，可以在420000条纤维中测出一条断裂的纤维。若用前向方式和浊度小的水，可以在几个组件上，或约100000条纤维中检测出一条断裂的纤维。另外，这种方法要求格外细心和保持。
细菌学分析这涉及的是一种艰苦而长时间的实施方法，它受到外部污染。必须至少有连续两次阴性的结果才能开始证明有一个渗漏。这种方法可以实施一个Colibaciles探测器，然而可以看到，即使膜不完整，一般也只产生除去Escherichiae Coli的水。因此这种系统是不能应用的。而且检测要求有几天的时间。
总之，建立在对处理过的水的质量的监控上的各种方法有或大或小的可靠性，且有有限的准确度。是对一个过滤站、一个过滤机组、最好是对具有几个组件的一个过滤机进行一个总的监控方法。因此此后必须使用别的方法来找到损坏了的膜。于是检测的方法需时太长。
渗漏检测气压检验这是最为熟知的检验，是在膜的一面用压强封闭一个气压区，测量通过膜的一个给定的气压降所需的时间。膜的细孔都充满了水，气体通过水散得很慢，气压按照一个标准的斜率缓慢下降。如果气压下降太快，则说明膜漏气，因而说明至少有一根纤维是断裂了。如果逐个组件使用这种方法，这种方法相对是准确的。然而在这种情况下，必须进行手工操作，以将组件隔开，并与空气接触。当将这种方法用到过滤机上时，这种方法就是近似的了。另外，组件的老化使气体扩散的速度改变，区别断裂了的纤维和膜的孔隙度的一般增大就变得相当困难。
气体扩散检验在实施这种方法中，膜的一面保持有水，而另一面承受一个不大的气压。如果膜的完整性不好，则通过漏孔通过的气体就使有水的那面的压强很快增加。使用这种技术排除在这些情况下慢得多的气体扩散的干扰，因为水中溶解的空气达到饱和然后在空气扩散前脱气。
声学检测这种技术在于使用一个听诊器来识别一个组件在空气透过断裂的纤维时的漏气。由此在有水的那个面产生的“气泡”是易于听到的，这种听诊是由操作员来实现的。
总之，建立在对渗漏检测基础上的组件的完整性的监控技术是一种用于整个组件(一个过滤机)的整体技术，能够检测一个渗漏而不能识别出损坏了的组件。这种技术仅能在停产期间实施，且至少需要几分钟时间。还有，在有故障的情况下，需要有附加的措施(例如用听诊器听)才能识别出有故障的组件，这种监听也必须在停产后进行。
本发明所提出的方法没有前述的那些方案的缺陷，这种方法能够检测通过组件的一根纤维的渗漏而不必停产，这种检测可以连续进行而只需几秒钟。
于是，本发明的目的在于一种监控中空纤维过滤组件的完整性的方法，检测所处理的流体通过一根完全断裂或部分断裂的纤维的渗漏的方法，其特征在于它是-检测流体通过断裂的纤维所产生的噪声，-放大由此而得到的噪声；并-将由此而得到的放大了的信号和一个表征组件的完整性的一个噪声级阈值在同一个频带内进行比较，这种比较可以检测出组件是否完整。
本发明还在于实施上面所说的方法的一个装置，这种装置的特征在于它具有-一个装在每个组件的下排出口上的水听器类型的传感器；-对上述传感器所发出的信号进行放大的放大器；及-一个比较器-分析器组，用来对放大后的来自传感器的噪声信号和表征完整组件的噪声级阈值进行比较，对比较结果进行分析，以能检测出在这组件上有可能出现的渗漏。
从后面的描述中将看到本发明的另外一些特征和优越性。在后面描述中参考下面的附图-
图1为一曲线，示出组件的声学标记；而-图2是本发明的装置的一个实施方式的示意图。
由此看出，本发明的目的方法是建立在对处理的液体直接从膜的脏的一面(浓缩面)通过过滤膜的完全的或部分断裂的纤维到达膜的净面(渗透过的面)时所产生的噪声的检测上面。
本发明并不限制在使用微型计算机来对信号进行分析，可以用一个设备来采集信号，用一个可编程的中央自动装置来分析信号。
在图2中，用10标出一个过滤组件，它是由组成束的多条中空纤维所组成。根据本发明，在这个组件10的下排水口12处装上一个水听器型的传感器14，和净水(渗透过来的)接触，用来直接监听流体通过的噪声，每个组件例如都有一个如14的水听器。
水听器所发出的信号经由用微型计算机16方式所实现的电子装置16进行放大和分析，以能在予定的频带内测量表征完整组件的噪声级。然后在同一频带内将这个测量的结果和一个噪声级阈值进行比较，这个比较能够表明所测之组件是否完整。
在图2所示的曲线中，可以清楚地看到在过滤组件中有一条断裂的纤维，组件的声学标记的噪声级的特征性增加使能立即检测出组件的完整性有异常。
本发明的申请人所进行的试验证明，完好的组件的参考噪声级是均匀的，在过滤机中从一个场所到另一个场所，从一个地方到另一个地方都没有明显的变化，由此可以推出，逐个组件、逐个位置、逐个场所地标出“声学标记”并非是确定的，亦可推出，初始噪声级的记录对于检测也并非是必须的。
在本发明的各种可能应用中，特别举出下面的一个-监听水通过可能的漏孔而产生的噪声，在过滤的方式下实施，不需停产；从前面的描述中可知，本发明的目的方法可以在过滤方式下，可以只要几秒钟，近乎连接地、自动地在过滤的每一个阶段、或几乎任何时候都能对组件的完整性进行监控。可以逐个组件检验这些组件的纤维的完整性，不完整性的指示用来标识膜的故障，在前面所述的现在所实施的各种方法中没有一个在任何情况下能达到这种结果，那些方法都意味着在检测到过滤机的组件组的渗漏之后，停产来进行检测和实施这些方法标识出有缺陷的组件，而本发明能即刻识别出非完好的那个组件。
当然，本发明并不限于前面所描述和／或举出的实施方式，本发明包括所有的变形。
权利要求
1．一种对中空纤维过滤组件的完整性的监控和对处理的液体通过完全或部分断裂的纤维的渗漏进行检测的方法，其特征在于该方法是-检测流体通过断裂的纤维所产生的噪声；-放大这样所得到的信号，以及-将这样得到并放大的信号与表征完好的组件的噪音级阈值在同一频带内进行比较，这个比较能够检测出组件是否完好。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于是用连续的方法在过滤方式中勿需停产由监听处理的流体通过可能的渗漏而产生的噪声来实施的。
3．一种用来实施根据前述的权利要求中的任意一项的方法的装置，其特征在于它包括-装在每个组件(10)的下排液口(12)上的水听器(14)型的传感器，-对这个传感器所发出的信号进行放大的放大器，以及-一个比较器-分析器组，用来对放大了的获得的噪声信号与表征完好组件的噪声级阈值进行比较，对这个比较进行分析以能检测在述及的组件上可能出现的渗漏。
全文摘要
一种对中空纤维过滤组件的完整性的监控与对处理的流体通过完全或部分断裂的纤维渗漏进行检测的方法,其特征在于:这个方法是检测流体通过断裂的纤维所产生的噪声;放大这样得到的信号;将这样得到并放大的信号与表征完好组件的噪声级阈值在同一个频带内进行比较,这个比较就能检测出组件是否完好。
文档编号B01D65/10GK1291911SQ9980357
公开日2001年4月18日 申请日期1999年2月22日 优先权日1998年3月2日
发明者卡尔·格鲁西纳, 吉恩－米歇尔·莱恩, 皮埃尔·毛腊特, 玛利－雷恩·薛瓦利埃 申请人:苏伊士-里昂水务公司