專利名稱：用于監(jiān)視反滲透膜的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于實(shí)時(shí)監(jiān)視反滲透膜上水垢和污垢生成的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
使用膜技術(shù)來過濾各種液體。由于該技術(shù)容易操作、需要最小量的 化學(xué)使用并且能夠產(chǎn)生一致而可靠的水質(zhì)，其特別是用于水和廢水處理 以及水脫鹽。
膜技術(shù)可以使用不同類型的膜以用于過濾。根據(jù)經(jīng)過膜的顆粒尺寸 可以對膜進(jìn)行分類?？梢詫⒉煌愋偷哪ぜ夹g(shù)分類為微過濾、超過濾、 納米過濾和反滲透。微過濾去除低至O. l微米的顆粒，g卩，諸如隱孢子 蟲和賈第鞭毛蟲的微生物。超過濾(UF)去除0. 01微米到0. 1微米之 間的顆粒。納米過濾(NF)去除大多數(shù)有機(jī)化合物，而反滲透(R0)則 去除溶解鹽和金屬離子。
近年來， 一直在進(jìn)行對微咸水采用低壓反滲透膜和納米過濾膜進(jìn)行 脫鹽處理的研究。在反滲透和納米過濾中，使溶液經(jīng)過半滲透膜，該半 滲透膜在一側(cè)(流入側(cè))拒絕溶質(zhì)和其它雜質(zhì)而允許純?nèi)軇┩高^該膜以 在另一側(cè)(透過側(cè))獲得使用。
所述膜可以在低工作壓力下提供高鹽拒絕和高流量。然而，在脫鹽 期間，會在膜表面及其附近濃縮大量的陽離子(例如，鈣和鋇)和陰離 子(碳酸鹽和硫酸鹽)。位于膜表面及其附近的這些離子的濃度會超過 各種保守的可溶解礦物鹽的溶解度限制，這些礦物鹽為諸如碳酸鈣(方 解石)、硫酸鈣(石膏)和硫酸鋇(重晶石)。然后，這些礦物鹽會在膜 表面大量沉淀或者直接結(jié)晶到該膜表面上。
這些離子到接近膜表面的積累形成被稱為"濃差極化(CP)"層的 濃縮邊界層。濃差極化(CP)的程度通常使用簡單的膜假設(shè)理論進(jìn)行估 計(jì)
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其中，c",為膜附近的濃度，Cp為透過濃度，c;為批量濃度，J為透
過通量并且《為溶質(zhì)傳輸系數(shù)。
當(dāng)CP級別高時(shí)，膜表面附近的溶液相對于各種礦物鹽的濃度會變 得過度飽和。這些過度飽和的情形會導(dǎo)致在膜表面及其附近的表面結(jié)
曰
曰曰o
在膜表面上的結(jié)晶被稱為"生成水垢"。有機(jī)物質(zhì)在膜表面上的沉 積被稱為"生成污垢"。水垢和污垢生成會導(dǎo)致透過通量降低，這會負(fù) 面地影響鹽通路，并且會最終降低膜的使用壽命。
為了增加膜的壽命，防止或者抑制水垢形成很重要。通過用于控制 方解石水垢生成的PH調(diào)節(jié)以及使用用于石膏、重晶石和硅石水垢控制 的防垢劑可以一定程度地抑制水垢形成。然而，對于水垢的防止和抑制， 理想的是進(jìn)行水垢生成的早期檢測，這是因?yàn)槠淠軌蛱峁┧妇徑獠呗?的優(yōu)化。類似地，污垢沉積(例如，生物膜層)的早期檢測有助于防止 和緩解由于污垢造成的損害。
在傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視方法和裝置中，只有通過通量降低和鹽通路監(jiān)視 才能注意到水垢生成和由于水垢生成(或者污垢生成)造成的損害?？?用的水垢和污垢檢測方法不能在反滲透工作條件下實(shí)時(shí)地進(jìn)行早期水 垢檢測。因此，在水垢生成和污垢生成的控制中，預(yù)測膜水垢生成和污 垢生成的可靠方法是重要的工具。而且，理想的是具有在非現(xiàn)場放置的 同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視膜水垢生成的裝置。這能夠在不對反滲透設(shè)備的結(jié)構(gòu) 和功能進(jìn)行任何主要調(diào)整的情況下在該反滲透設(shè)備的外部進(jìn)行應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，這里公開的本發(fā)明及其等同物(以下將其稱為"本 發(fā)明")提供一種系統(tǒng)和方法，用于監(jiān)視在反滲透系統(tǒng)的反滲透膜上的水垢沉 積，尤其是礦物鹽晶體的沉積，其中該水垢沉積的檢測可以在水垢形成的初
始階段進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的一方面，在放大(優(yōu)選地是不同的可選放大倍數(shù)) 條件下可以可視地觀察和記錄鹽晶體在反滲透(R0)監(jiān)視單元中的反滲透膜 表面上具體位置的生長?？梢杂伤鯮0監(jiān)視單元中直接的膜表面觀察而確定 初始位置處的結(jié)晶引入時(shí)間、生長速度和表面密度，并且由此獲得的可視數(shù)
據(jù)(visual data)可以用于確定在所述RQ系統(tǒng)中的膜上生成水垢的開始、 膜水垢生成的瞬時(shí)狀態(tài)以及水垢的生長速度。
廣義地說，所述監(jiān)視系統(tǒng)包括具有可視覺觀察的RO膜的監(jiān)視單元、成像 系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所述RO監(jiān)視單元從進(jìn)入反滲透系統(tǒng)中RO模 塊或者單元的膜通路的流入流或者從該膜通路流出的濃縮流接收溶液樣本。 所述監(jiān)視單元限定貫穿接收所述采樣溶液的所述膜表面的流通路，其中所述 流通路和膜通過光學(xué)窗可觀察。在所述流通路的內(nèi)側(cè)設(shè)置反射鏡結(jié)構(gòu)以將來 自源(優(yōu)選地為單色源，例如LED)的一條或者多條光束導(dǎo)向以貫穿所述膜 表面并且進(jìn)入所述成像系統(tǒng)。包括顯微鏡和照相機(jī)(照片或者視頻)的成像 系統(tǒng)被光學(xué)連接到所述單元從而其產(chǎn)生和收集由所述光束照射的所述監(jiān)視 R0單元膜的圖像。所述成像系統(tǒng)被連接到所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)并且使用包含數(shù) 字化的收集的圖像(可視數(shù)據(jù))的信號更新該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該收集的圖像 在過膜通量(trans-membrane flux)被明顯影響之前表示在所述膜表面上水 垢初始階段的形成。可以實(shí)時(shí)瀏覽所述可視數(shù)據(jù)或者將其存儲在計(jì)算機(jī)存儲 器中以待以后瀏覽。該表示在所述監(jiān)視單元的膜上水垢形成的可視數(shù)據(jù)與所 述系統(tǒng)的R0膜上水垢形成狀態(tài)相關(guān)聯(lián)并且表示該水垢形成狀態(tài)。
在另一方面， 一種用于監(jiān)視在反滲透(R0)系統(tǒng)的RO單元或者模塊中的 反滲透膜上水垢形成的方法，包括如下步驟將來自進(jìn)入所述RO單元或者模 塊的膜通路的流入流或者從該膜通路流出的濃縮流的溶液樣本傳輸經(jīng)過包括 可視覺觀察的R0膜的R0監(jiān)視單元；從所述監(jiān)視單元收集表示所述膜上水垢 的存在和程度的可視數(shù)據(jù)；將所述收集的可視數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)；并 且使用所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)解釋所述收集的可視數(shù)據(jù)以確定在所述R0系統(tǒng)中 的RO膜上水垢生成的程度或者由于生成水垢造成的損害。本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng) 可以可選地設(shè)置有適合的傳感器或者設(shè)備以實(shí)時(shí)測量所述流入流和透過流的 流速、PH值、傳導(dǎo)性以及溫度。
通過這些類型的監(jiān)視獲得的信息可以用于解釋由所述膜表面成像系統(tǒng)拍 得的表面水垢的影響。
在再一方面，提供一種用于監(jiān)視反滲透系統(tǒng)中水垢生成的反滲透單元。 該反滲透監(jiān)視單元包括具有活性(active)流入側(cè)的反滲透(RO)膜，該
活性流入側(cè)具有可視覺觀察的表面；流通路，其被設(shè)計(jì)和設(shè)置用于將
溶液樣本導(dǎo)入到所述膜的表面，該溶液樣本來自進(jìn)入反滲透系統(tǒng)中R0 模塊或者單元的膜通路的流入流或者從該膜通路流出的濃縮流；光導(dǎo)向元ft: (例如反射鏡結(jié)構(gòu))，用于將來自光源的光束導(dǎo)向貫穿所述膜表面的至少一部 分；以及光學(xué)窗，通過該光學(xué)窗所述膜表面可視。
提供上述簡要的概述以快速理解本發(fā)明的原理。可以結(jié)合附圖參照下面 對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述而更加完整地理解本發(fā)明。


參照下面的詳細(xì)描述以及所附的附圖可以更清楚地理解本發(fā)明，在附圖 中相同的元件使用相同的附圖標(biāo)記。所示的實(shí)施例只是示例性的并且并不限
制本發(fā)明的范圍，在附圖中
圖1示出了使用根據(jù)本發(fā)明的反滲透監(jiān)視系統(tǒng)的示例性反滲透水脫鹽設(shè)
備的功能方框圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖； 圖3示出了應(yīng)用于本發(fā)明示例性實(shí)施例的示例性R0監(jiān)視單元的分解透視
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的RO監(jiān)視單元和成像系統(tǒng)的半示意
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的RO監(jiān)視單元和成像系統(tǒng)的半示意
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的反滲透膜監(jiān)視方法的步驟方框圖； 圖7示出了本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)與反滲透系統(tǒng)"串聯(lián)"設(shè)置的示意圖； 圖8示出了本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)與反滲透系統(tǒng)"并聯(lián)"設(shè)置的示意圖；以
及
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明用于緩解水垢形成的評估本發(fā)明的工作模式的流 入溶液的流動(dòng)示意圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于監(jiān)視在反滲透(RO)系統(tǒng)中的反滲 透膜上形成水垢的反滲透監(jiān)視系統(tǒng)。這里描述的監(jiān)視系統(tǒng)包括反滲透(RO) 監(jiān)視單元，該單元具有設(shè)計(jì)用于從RO系統(tǒng)的流入側(cè)或濃縮側(cè)接收溶液樣本的 流動(dòng)頭(flow head)并且限定有貫穿監(jiān)視反滲透(R0)膜的流通路，其中所
述膜通過流動(dòng)頭中的光學(xué)窗可見。例如包括顯微鏡和照相機(jī)的成像系統(tǒng)辛皮^6 學(xué)連接到該監(jiān)視單元以通過光學(xué)窗在該單元中捕獲R0膜圖像，并且將捕獲的 圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的可視數(shù)據(jù)信號以傳輸或傳送到該成像系統(tǒng)有效連接的數(shù) 據(jù)處理或計(jì)算系統(tǒng)。該計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為顯示該可視數(shù)據(jù)禾口/
或在數(shù)據(jù)庫中存儲該數(shù)據(jù)，并且可以對其編程以解釋該可視數(shù)據(jù)，從而允i午 對該R0系統(tǒng)中膜上的水垢生成進(jìn)行分析。
當(dāng)將該監(jiān)視系統(tǒng)連接到反滲透系統(tǒng)的流入側(cè)流時(shí)，該監(jiān)視系統(tǒng)能夠在線
監(jiān)視和記錄該R0系統(tǒng)中R0單元或模塊的膜表面上的變化。在線監(jiān)視能句多在 不可逆的膜水垢生成之前采用預(yù)先措施，而如果該不可逆的膜水垢聲場沒有 被檢測到，則會導(dǎo)致產(chǎn)品回收降低并且對膜造成損害，這又會導(dǎo)致增加的鹽 通路。
根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)允許對工作條件范圍下的R0膜進(jìn)行水垢形成動(dòng) 態(tài)的研究。盡管接下來的描述針對反滲透設(shè)備或者工具，根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視 系統(tǒng)也可以與納米過濾(NF)、超過濾(UF)和微過濾(MF)處理結(jié)合^[吏用。
為了便于理解根據(jù)本發(fā)明的反滲透監(jiān)視系統(tǒng)，將描述反滲透設(shè)備的通常 概覽。下面將參照反滲透單元的通用結(jié)構(gòu)具體描述該監(jiān)視系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)組 件。
如圖1所示，在反滲透設(shè)備或者裝置100中，首先，在預(yù)處理系統(tǒng)102 中對流入溶液或者流入流101 (例如鹽水或者微咸水)進(jìn)行預(yù)處理以去除可 能會干擾脫鹽工藝的微粒物質(zhì)。預(yù)處理系統(tǒng)102通常包括一個(gè)或多個(gè)微粒過 濾器或者適當(dāng)?shù)倪^濾膜(未示出)，這在本領(lǐng)域是公知的。也可以具有用于向
該流入溶液中添加進(jìn)行ra控制、消毒和膠質(zhì)穩(wěn)定的化學(xué)添加劑的單元。
將預(yù)處理的流入溶液通過高壓泵104泵入RO系統(tǒng)106的流入側(cè)，該RO 系統(tǒng)106包括一個(gè)或多個(gè)反滲透(RO)單元或模塊，各單元或模塊具有貫穿 RO膜(未示出)的活性流入側(cè)的膜通路。流入溶液流被高壓導(dǎo)入該膜通路的 流入側(cè)，并且該膜從水中分離出溶質(zhì)(例如，溶解的礦物鹽)。通過RO系統(tǒng) 中的膜執(zhí)行的RO處理使?jié)饪s溶液流從RO系統(tǒng)106中各RO模塊的膜通路的濃 縮側(cè)被吸出或者排出，而使脫鹽的液體從各RO模塊的透過側(cè)被吸出或者排 出。將該含有分離的鹽的濃縮溶液從RO系統(tǒng)106排放到濃縮處理模塊108。 可選地，來自該RO系統(tǒng)106的透過側(cè)的脫鹽水(新鮮水)可以在透過后處理 模塊110中對其進(jìn)行進(jìn)一步處理。由RO系統(tǒng)106產(chǎn)生的新鮮水的品質(zhì)取決于 施加到其中的RO膜的壓力、流入溶液中的鹽濃度以及所使用的膜類型。
根據(jù)本發(fā)明這里公開的及其等同物的監(jiān)視系統(tǒng)200被連接到RO系統(tǒng)106 以對來自進(jìn)入所述R0系統(tǒng)106中的一個(gè)或者多個(gè)RO單元或者模塊的膜通路 的流入流或者從該膜通路流出的濃縮流提取樣本流。如下所述，將該樣本流 泵入到監(jiān)視系統(tǒng)200，并且實(shí)時(shí)監(jiān)視通過該監(jiān)視系統(tǒng)200的樣本流的流動(dòng)。 可以對監(jiān)視系統(tǒng)200中監(jiān)視R0膜上的任何鹽沉積或者晶體形成以及可能的各 種類型污垢沉積的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)拍照和匯報(bào)。通過光學(xué)放大和適當(dāng)?shù)恼彰鹘M 合以及數(shù)字圖像捕獲和分析處理，可以監(jiān)視結(jié)晶邊界的微小變化?；谠摼?體形成，監(jiān)視系統(tǒng)200可以輔助制定預(yù)先不存在的措施以防止在RO系統(tǒng)106 中的膜上形成水垢或者生長晶體。
在一實(shí)施例中，在匯報(bào)任何明顯的可測量流量降低之前，監(jiān)視系統(tǒng)200 可以提供關(guān)于在R0系統(tǒng)106中的R0膜上形成礦物鹽的警報(bào)或者警告。膜水 垢生成的早期檢測可以為保存和/或延長膜的壽命而采取措施。在另一實(shí)施例 中，所述監(jiān)視系統(tǒng)可以提供與礦物水垢形成以及水垢生成動(dòng)態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)。
圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的監(jiān)視系統(tǒng)200。監(jiān)視系統(tǒng) 200包括具有可視覺觀察的R0膜212的R0監(jiān)視單元210以及包括光學(xué)成像 設(shè)備222和圖像捕獲設(shè)備224的成像系統(tǒng)220。成像設(shè)備222可以例如是具 有可變倍數(shù)的顯微鏡并且該圖像捕獲設(shè)備224可以例如是數(shù)字圖片(靜態(tài)) 照相機(jī)和/或視頻CCD照相機(jī)。成像系統(tǒng)220向數(shù)據(jù)采集或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或者 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)230傳輸或者傳送包含可視數(shù)據(jù)的數(shù)字信號，該數(shù)據(jù)采集或數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)或者計(jì)算機(jī)系統(tǒng)230包括處理單元232、視頻顯示器或監(jiān)視器234 并且有利地包括其中存儲有數(shù)據(jù)庫的存儲器(未示出)。
R0膜212具有第一或活性流入側(cè)以及第二或透過側(cè)。成像設(shè)備222聚焦 于R0膜212的活性流入側(cè)的表面，這將在下面描述，并且該成像設(shè)備222 被光學(xué)連接到圖像捕獲設(shè)備224，該圖像捕獲設(shè)備被設(shè)計(jì)用于數(shù)字化和記錄 來自成像設(shè)備222的光學(xué)信號。將圖像以數(shù)字化的可視數(shù)據(jù)信號形式傳輸或 者傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)230以在顯示器234上進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽和/或存儲在存儲器 中以待進(jìn)一步分析。因而，成像系統(tǒng)220監(jiān)視并實(shí)時(shí)產(chǎn)生膜212的靜態(tài)圖像 或者視頻以傳輸?shù)接?jì)算系統(tǒng)230?？梢詫?shí)時(shí)瀏覽和分析高分辨率圖像，或者 以預(yù)先編程的時(shí)間間隔捕獲高分辨率圖像并且將其自動(dòng)存儲在計(jì)算機(jī)存儲器 中以待進(jìn)一步分析。
可以將圖像捕獲設(shè)備224直接連接到本地計(jì)算機(jī)系統(tǒng)230，或者也可以 將其適配為直接連接到可以通過其上傳圖像的網(wǎng)絡(luò)(硬連線或者無線)。也可 以將圖像經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)下載到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在任何情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)230 包括使用能夠表明膜表面水垢生成程度的各種措施進(jìn)行詳細(xì)圖像分析的軟
件，諸如這些水垢生成程度包括生成水垢的表面面積的百分比、礦物鹽晶併: 數(shù)量密度(膜表面面積每單位的晶體數(shù)量)、由晶體覆蓋的表面面積的百分比 以及表面晶體的尺寸分布。該軟件或者可用或者可以容易地創(chuàng)建，從而其在 開發(fā)和使用本發(fā)明的相關(guān)領(lǐng)域中是公知的。
圖2禾n圖3示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的監(jiān)視單元210，其包括具 有多孔部分的基板242，該多孔部分優(yōu)選地為多孔金屬插入件244的形式， 膜212的透過側(cè)抵靠該多孔金屬插入件244設(shè)置，并且該基板242在允許透 過流從活性流入側(cè)到其透過側(cè)經(jīng)過膜212的同時(shí)還用作膜支撐。基板242應(yīng) 該能夠承受監(jiān)視R0單元210中的工作壓力，并且有利地是不被腐蝕的。在伏: 選的實(shí)施例中，基板242可以由諸如由迪康工程聚合物公司 (www.ticona.com)銷售的注冊商標(biāo)為CELCO鵬的乙縮醛二乙醇聚合物或者 任何公知的等同物制成，或者可選地由不銹鋼制成。插入件244可以由多孔 鋼制成或者可以是通路間隔條?；?42還包括用于透過經(jīng)過該插入件244 的物質(zhì)的出口 273。
具有內(nèi)部開口 254的通路密封件252限定了流通路的深度和形狀，該流 通路限定在膜212的活性流入側(cè)的表面上方。流通路的外圍由內(nèi)部開口 254 的結(jié)構(gòu)限定，而流通路的深度由通路密封件252的厚度限定。必須選擇通路 密封件252以在將流動(dòng)頭272固定到基板242上并且抵靠該膜212向下拉緊 時(shí)該膜不會發(fā)生變形。因而，優(yōu)選地，通路密封件252由堅(jiān)固但具有適當(dāng)柔 韌性的材料制成，諸如相對堅(jiān)硬的硅膠材料。
對于大于約2mm深的流通路，需要額外的支撐件以確保通路密封件252 不變形。通過剛硬的支撐板256來提供額外的支承，優(yōu)選地，該支撐板由具 有必備的強(qiáng)度、剛度和耐久性的適合的聚合物或塑料制成以承受單元210中 的壓力。有利地，支撐板256具有容納和接納通路密封件252的中心開口 258。
在膜212的活性流入側(cè)的表面上或其附近放置有一個(gè)或多個(gè)反射鏡260 結(jié)構(gòu)。該反射鏡結(jié)構(gòu)260將來自光源的光導(dǎo)向經(jīng)過所述膜212的活性流入側(cè) 的表面的至少一部分，這將在下面解釋，以允許膜表面的低角度和暗場照身寸。 如圖所示，在一實(shí)施例中，在流通路的相對側(cè)上放置兩個(gè)反射鏡260。 ^:選 地，反射鏡260的高度比流通路的深度小，從而它們不會阻礙通路密封件252 的正確密封并且不會接觸光學(xué)窗276(這將在下面描述)。為了優(yōu)化反射系數(shù)， 可以使用相對于膜表面成45。角的前表面反射鏡260，其中反射表面以低于 90°的角度設(shè)置，這通常是優(yōu)選的反射鏡幾何圖形。在優(yōu)選的實(shí)施例中，反 射鏡260還具有平坦的底表面以使其能夠抵靠在膜表面上。放置反射鏡260 以使得其沿期望的方向，優(yōu)選地為平行或者接近平行，將來自光源的光反射 到膜表面。
具有至少一個(gè)瀏覽孔徑274的流動(dòng)頭272以及設(shè)置在流動(dòng)單元頭272的 底側(cè)上并且與瀏覽孔徑274配準(zhǔn)的光學(xué)窗276被固定到基板242上，以在貫 穿膜212的活性流入側(cè)的表面上限定上述的流動(dòng)通路。有利的是，流動(dòng)頭272 由既能夠抗腐蝕又能夠承受監(jiān)視單元210受到的工作壓力的材料制成，諸如 不銹鋼。流動(dòng)頭272具有連接到流通路以用于采樣溶液的入口 271a和從流通 路出來的出口 271b，并且流動(dòng)頭272支撐光學(xué)窗276而不干擾膜流通路中的 水壓流圖案。
為了緩解光學(xué)窗276上的應(yīng)力，有利的是，通過窗墊圈278將該光學(xué)窗 276與流動(dòng)頭272分離開。通過諸如螺釘和螺母(未示出)或者任何適合的 等同物將流動(dòng)頭272固定到基板242，從而在窗墊圈278和通路密封件252 之間固定窗276，并且在窗276和膜212或者(如果存在)支撐板256之間 固定通路密封件252。
如下面所解釋的，光學(xué)窗276將來自一個(gè)或多個(gè)光源280 (圖4和圖5) 的入射光傳輸?shù)椒瓷溏R260，同時(shí)提供從膜的活性流入側(cè)的表面到成像設(shè)備 (顯微鏡)222的光學(xué)路徑。優(yōu)選地，光學(xué)窗276能夠傳輸寬光譜范圍內(nèi)的 光，同樣，該光學(xué)窗能夠耐用、具有高強(qiáng)度并且足夠堅(jiān)固以承受施加的高壓 力。在優(yōu)選的實(shí)施例中，光學(xué)窗276由滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)品質(zhì)透明的藍(lán)寶 石制成。
如上所述，成像系統(tǒng)220包括成像設(shè)備222 (例如，顯微鏡)和圖像捕 獲設(shè)備224 (例如，數(shù)碼相機(jī)或者攝像機(jī))。成像設(shè)備222通過單元210的光 學(xué)窗276接收可視覺觀察的膜表面的圖像，并且圖像捕獲設(shè)備224被光學(xué)連 接到成像設(shè)備以捕獲圖像并且產(chǎn)生傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)230的可視數(shù)據(jù)信號。 如果成像設(shè)備222為該示例性實(shí)施例中的顯微鏡，則捕獲的圖像為膜表面的 放大圖像。
成像系統(tǒng)220還包括一個(gè)或多個(gè)光源280，如圖4和圖5所示，其照亮 反透射單元210并且尤其是膜212的活性流入側(cè)的表面?？梢晕挥趩卧?10 的內(nèi)側(cè)或者外側(cè)的光源280優(yōu)選地產(chǎn)生單色光束，其比非單色光束更容易聚 焦。為此，發(fā)光二極管(LED)優(yōu)選地用于光源280。來自各光源280的光束 優(yōu)選地被垂直導(dǎo)向至膜212的活性流入側(cè)的表面，并且由反射鏡260之一進(jìn) 行反射。平行于膜表面行進(jìn)的產(chǎn)生的反射光束能夠在礦物鹽水垢(或者污垢) 產(chǎn)生(生長)在膜212上時(shí)產(chǎn)生該礦物鹽水垢(或者污垢)的清晰圖像。
如圖4和圖5所示，顯微鏡222具有放置于光學(xué)窗276正上方的物鏡282。 由于普通礦物水垢化合物的晶體，諸如石膏，通常是透明的，故優(yōu)選地使用 暗場顯微鏡技術(shù)瀏覽形成在膜表面上的晶體。圖4中示出了暗場顯微鏡的結(jié) 構(gòu)，其使用兩個(gè)單獨(dú)的光源280，每個(gè)光源將單獨(dú)的光束導(dǎo)向反射鏡260之 一。順次地，反射鏡260以平行于膜212表面相反的方向反射該光束，在該 膜212的表面處將遇到膜表面上的任何缺陷，諸如晶體290。順次地，晶體 290將光朝向顯微鏡物鏡282進(jìn)行折射并反射以產(chǎn)生通過顯微鏡222放大并 且通過照相機(jī)224捕獲的圖像。
由于暗場顯微鏡技術(shù)為晶體生長的生成圖像中的微小變化提供了很好的 分辨率，故其可以有效地用于研究晶體生長動(dòng)力學(xué)。因而，可以容易地觀察 和測量晶體高度，并且可以在初始形成階段觀察晶體290。通過這種方式， 即使在通量被可測量地影響之前的水垢的早期階段，也可以獲得水垢生成程 度的高度現(xiàn)實(shí)的估計(jì)。
圖5示出了使用將光束導(dǎo)向反射鏡260之一的單個(gè)光源280的另一光學(xué) 結(jié)構(gòu)。該光束平行于膜212的活性流入側(cè)的表面行進(jìn)以在通過相對的反射鏡 260反射到顯微鏡物鏡282之前經(jīng)過在膜表面上透明的任何物體292照射位 于膜表面正上方的流通路的橫截面，從而可以觀察物體292。該結(jié)構(gòu)提供了 表面晶體的側(cè)視圖，并且連同圖4所示的結(jié)構(gòu)一起用于使能表面晶體的三維 圖像的數(shù)字重建。該結(jié)構(gòu)還用于基于對流通路中顆?；蛘吒蓷l紋的觀察來確 定流速。
盡管本發(fā)明指定使用至少兩個(gè)反射鏡將來自一個(gè)或者多個(gè)光源的一條或 者多條光束經(jīng)過膜表面導(dǎo)向至成像系統(tǒng)，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以使用 單個(gè)反射鏡導(dǎo)向平行于或者幾乎平行于膜表面的輸入光。因而，例如，可以 放置和取向單個(gè)反射鏡以使通過膜上的水垢晶體散射的一些光被平行于膜表 面的全部或者一部分進(jìn)行導(dǎo)向。
從照相機(jī)224接收數(shù)字化可視數(shù)據(jù)信號的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)230用于將該可視 數(shù)據(jù)信號中的數(shù)據(jù)與RO系統(tǒng)106中RO膜的條件相關(guān)聯(lián)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)230還 可以用作數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以實(shí)時(shí)記錄和控制諸如過膜壓力和透過流速等的工作 參數(shù)。因而，監(jiān)視系統(tǒng)200可以安裝有合適的閥和壓力調(diào)節(jié)器(未示出)以 通過監(jiān)視單元210調(diào)節(jié)期望的過膜壓力和截面流速。該控制裝置有利地在計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)230的控制下工作。
例如，如圖2所示，數(shù)字液流計(jì)302可以與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)230接口以監(jiān)視 透過流。通過傳導(dǎo)性探針304和TO儀305可以分別在線測量流入溶液和/或
透過傳導(dǎo)性以及PH值。壓力傳感器306可以在脫鹽工序期間監(jiān)視壓力。壓力
傳感器306、液流計(jì)302、傳導(dǎo)性探針304以及ffl儀305與數(shù)據(jù)采集硬件和 軟件接口，其以期望的時(shí)間間隔記錄讀數(shù)(例如，通常從每分鐘一次到每小 時(shí)一次或者每天一次)。如果壓力傳感器、液流計(jì)、PH儀以及傳導(dǎo)性探針提 供模擬信號，則可能需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器(未示出)。
例如，可以使用商業(yè)上可用的圖像分析軟件，諸如由Asheville， NC的 Reindeer Graphics銷售的產(chǎn)品名稱為"Fovea Pro, Version 3.0"的軟件 來處理監(jiān)視單元210中結(jié)有水垢的膜表面的圖像。圖像分析可以包括分析一 個(gè)或者多個(gè)晶體參數(shù)，諸如晶體面積、等效半徑、圓度、對稱性以及長寬比 等。此外，也可以將晶體的表面數(shù)量密度和/或由水垢覆蓋的膜表面面積等確 定為時(shí)間的函數(shù)。也可以對于晶體形成的早期信號分析所記錄的圖像以作為 早期警告系統(tǒng)提供表面水垢生成的早期檢測。
圖6示出了使用根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)的處理步驟。來自進(jìn)入R0系統(tǒng)的 流入側(cè)的流入流或者從該流入側(cè)流出的濃縮流的溶液被分流或者采樣(步驟 S400)并且以預(yù)定的壓力和流速通過監(jiān)視系統(tǒng)200的監(jiān)視單元210 (步驟 S402)。在步驟S404，成像系統(tǒng)220在監(jiān)視單元210中查看膜212的活性流 入側(cè)的表面并且收集和記錄可視或者圖像數(shù)據(jù)。在步驟S406，將數(shù)字化的圖 像數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)或者數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)230，其中該圖像數(shù)據(jù)可以在諸如監(jiān) 視器的顯示設(shè)備上顯示和/或用于更新計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲器中的數(shù)據(jù)庫。在步驟 S408，在諸如上述軟件的輔助下，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)230中解釋該圖像數(shù)據(jù)以確 定膜水垢生成的程度和(可選地)動(dòng)力學(xué)。步驟S408還有助于確定緩解策略， 該緩解策略可用于防止或者最小化使用本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)200的R0系統(tǒng)中的 水垢生成。
圖7示出了用于監(jiān)視R0系統(tǒng)106的反滲透單元或者模塊106a中的R0 膜的一種系統(tǒng)類型的示意圖。圖7的結(jié)構(gòu)為"串聯(lián)"結(jié)構(gòu)，其從圖1中所示 的RO系統(tǒng)106中的RO單元106a的濃縮流接收采樣流。在該結(jié)構(gòu)中，如先前 結(jié)合圖1所示的，通過泵104將流入溶液F泵入到RO單元106a的流入側(cè)。 從該單元106a的透過側(cè)流出透過流P。從RO單元106a的膜通路的濃縮側(cè)流 經(jīng)具有主流控制閥412的濃縮導(dǎo)管410的濃縮流C通過具有旁路閥416的旁 路導(dǎo)管414從主閥412的上游被分流或者釆樣。旁路導(dǎo)管414將采樣的濃縮 流導(dǎo)入監(jiān)視系統(tǒng)200的監(jiān)視單元210。從監(jiān)視單元210到來自主閥412下游 的濃縮導(dǎo)管410的返回流經(jīng)過由出口閥420控制的出口導(dǎo)管418。
閥412、 416和420可以用于控制被導(dǎo)向到監(jiān)視單元210的流速。也可以
通過旁路閥416和出口閥420相對于R0系統(tǒng)106中的濃差極化度來調(diào)節(jié)監(jiān)視 單元210中的濃差極化。該結(jié)構(gòu)能夠在監(jiān)視單元210中對膜表面處的濃差極 化度進(jìn)行調(diào)節(jié)以匹配或者超出R0系統(tǒng)106中R0膜所希望的值。而且，通過 將RO監(jiān)視單元的膜212暴露于礦物質(zhì)豐富的濃縮溶液，圖7中所示的監(jiān)視系 統(tǒng)提供了 RO單元106a的膜上水垢沉積或者生長的盡可能最早的表示。
在圖8中示意性示出的另一監(jiān)視系統(tǒng)中，通過安裝監(jiān)視單元210而將該 監(jiān)視RO單元210與反滲透單元106a并行設(shè)置，從而其從進(jìn)入RO單元106a 的流入側(cè)的流入流F獲取采樣流。通過具有旁路閥438的旁路導(dǎo)管430傳導(dǎo) 該采樣流。在主控制閥436的控制下，濃縮流C從RO單元106a的膜通路的 濃縮側(cè)被導(dǎo)入而經(jīng)過濃縮導(dǎo)管434。從RO監(jiān)視單元210到來自主流控制閥436 下游的濃縮導(dǎo)管434的返回流經(jīng)過由出口閥440控制的出口導(dǎo)管432。閥436、 438和440可以用于控制被導(dǎo)向監(jiān)視單元210的流速。也可以通過旁路閥438 和出口閥440相對于RO單元106a中的濃差極化度來調(diào)節(jié)RO單元210中的濃 差極化度。在該結(jié)構(gòu)中，通過能夠調(diào)節(jié)監(jiān)視單元210中的濃差極化度的監(jiān)視 系統(tǒng)200而監(jiān)視進(jìn)入到RO單元106a的流入流的水垢生成傾向。
監(jiān)視系統(tǒng)200還用于評估工作條件以防止或者最小化水垢的沉積并且去 除水垢。例如，在反向流動(dòng)時(shí)，由于出口區(qū)域現(xiàn)在變?yōu)槿肟趨^(qū)域，在RO單元 的出口區(qū)域附近優(yōu)先生長的礦物鹽晶體會在一段時(shí)間內(nèi)重新溶解，而晶體將 開始在該出口區(qū)域處生長(在先前工作周期中的入口區(qū)域)。
圖9示意性示出了用于評估緩解水垢形成的反向流的示例性設(shè)置。在該 系統(tǒng)中， 一旦計(jì)算系統(tǒng)230檢測并且報(bào)告在膜表面上出現(xiàn)結(jié)晶，流入流被反 向以使得水流入源從先前的出口區(qū)域被反饋到監(jiān)視系統(tǒng)200的RO單元210。 在該方案中，膜表面附近的高濃度區(qū)域(由濃差極化引起)被轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低濃 度，并且相反地，低濃度被轉(zhuǎn)換為高濃度。
如圖9所示，在正常工作條件期間，通過入口閥510打開RO單元入口 271a，并且通過出口閥512打開R0單元出口 271b。通過第一旁路閥516將 從入口閥510的上游側(cè)延伸到出口閥512的上游側(cè)的第一旁路導(dǎo)管514關(guān)閉。 同樣，通過第二旁路閥520將從入口閥510的下游側(cè)延伸到出口閥512的下 游側(cè)的第二旁路導(dǎo)管518關(guān)閉。為了反向流動(dòng)，打開旁路閥516和520，并 且一旦打開完成，入口閥510和出口閥512被緩慢關(guān)閉。流動(dòng)方向的轉(zhuǎn)換將 R0單元210中R0膜212上的晶體暴露于較低飽和的溶液，在先前為出口區(qū) 域的入口區(qū)域中局部地溶解表面晶體。通過圖9所示的結(jié)構(gòu)獲得的流動(dòng)方向 的反向可以通過適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)操作(未示出)周期性執(zhí)行，從而能夠使能RO
操作以最小化礦物鹽的產(chǎn)生。
可以看出，根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)200能夠?qū)Ψ礉B透膜上的礦物質(zhì)表面 水垢生成進(jìn)行直接而可視地實(shí)時(shí)監(jiān)視。該系統(tǒng)能夠在早先于任何可測量的流 量降低之前在水垢形成的很早階段檢測到水垢。監(jiān)視反滲透膜上的晶體生長 還能夠研究膜表面上晶體的生長圖案?；趯δけ砻嫔暇w生長的研究，可 以計(jì)劃用于緩解晶體生長的策略。
根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)可以與R0或者NF裝置接口以使得流入溶液的很 小側(cè)流被分支到監(jiān)視系統(tǒng)?？梢哉{(diào)節(jié)監(jiān)視系統(tǒng)中的工作條件以使得R0模塊中 經(jīng)驗(yàn)的濃差極化度(膜表面處的礦物鹽飽和度)等于或者高于在被監(jiān)視的設(shè) 備R0模塊中存在的條件。上述這些可以通過控制R0監(jiān)視單元中的過膜壓力 和截面流速實(shí)現(xiàn)。例如，R0監(jiān)視單元210中的較低壓力將導(dǎo)致較低的透過流 并且因而較低的濃差極化，而較低的截面流速將導(dǎo)致較高的濃差極化度。
盡管根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)尤其適用于監(jiān)視RO膜上的礦物鹽水垢生成， 但是也可以監(jiān)視許多類型的有機(jī)污垢，假設(shè)其可以通過用于本發(fā)明的成像系 統(tǒng)220可視。因而，可以通過監(jiān)視單元210的光學(xué)窗276觀察膜212上的礦
物鹽晶體和其它類型污坭濃縮。通過該直接觀察，本發(fā)明可以在檢測到通常 被歸因于水垢和/或污垢形成的通量降低之前檢測到礦物鹽水垢形成和一定 類型的污垢積累。
監(jiān)視系統(tǒng)200還可以用作優(yōu)化膜清洗方案的工具。在該應(yīng)用中，可以實(shí) 時(shí)觀察清洗過程對膜表面的影響以及清洗過程的動(dòng)態(tài)情況，清洗過程對膜表 面的影響可以表現(xiàn)為膜表面上的任何殘留水垢。按照這種方式，可以精確地 確定何時(shí)完全清洗完該膜。
按照本發(fā)明的一方面，由于會在水處理設(shè)備的任何部分以任何速度發(fā)生 膜結(jié)垢，所以可以在水處理設(shè)備中使用多個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)。類似地，可以安裝多 個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)以監(jiān)視RO或者NF設(shè)備的不同區(qū)段。
所述監(jiān)視系統(tǒng)還可以用作科研工具以研究膜和防水垢性能?？梢允褂帽?發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)研究膠質(zhì)污垢、生物污垢防水垢的性能以及清洗劑的有效性。 所述監(jiān)視系統(tǒng)還可以用作科研工具以實(shí)時(shí)確定水垢晶體生長的動(dòng)力學(xué)、尺寸 和數(shù)量密度。
所述監(jiān)視系統(tǒng)的重要應(yīng)用是在觀察到任何明顯的通量降低之前早期檢測 水垢生長。而且，所述監(jiān)視系統(tǒng)200即使在較低濃差極化的區(qū)域中也能夠檢 測到結(jié)晶的第一跡象。
膜表面的實(shí)時(shí)直接觀察在評估工作條件對水垢產(chǎn)生和表面晶體溶解的影
響方面尤其有用。例如，膜表面的可視觀察可以通過對清洗工藝之前、期間 和之后的表面進(jìn)行比較而提供膜清洗策略有效性的有用指示。
根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)還適用于對表面結(jié)晶的動(dòng)力學(xué)、表面水垢覆蓋程 度以及表面晶體數(shù)量密度的變化等形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可用于指導(dǎo)水垢形 成預(yù)測模式的開發(fā)。此外，本發(fā)明的示例性實(shí)施方式表明在實(shí)際的R0工作 條件下，水垢形成和去除的可視監(jiān)視作為實(shí)驗(yàn)室診斷工具很有用，用于建立 和驗(yàn)證可以最小化水坭形成的工作條件的范圍，并且用于在減少或者最小化 水垢和污垢生成方面評估水源水垢生成的傾向以及流入預(yù)處理策略的有效 性。
從上面的描述可以理解，可以按照各種方式實(shí)施這里公開的本發(fā)明及其 等同物。因此，盡管結(jié)合特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，本發(fā)明的真實(shí)范圍不應(yīng)該局限于這里描述的具體實(shí)施方式
，而 是由所附的權(quán)利要求書及其等同物限定。
權(quán)利要求
1、一種用于在具有反滲透(RO)膜的RO單元中監(jiān)視膜水垢生成的監(jiān)視系統(tǒng)，其中該RO單元接收流入流并且流出濃縮流，該監(jiān)視系統(tǒng)包括具有可視覺觀察的RO膜的監(jiān)視單元，該監(jiān)視單元被相對于所述RO單元進(jìn)行設(shè)計(jì)和設(shè)置以從該RO單元的流入流或者濃縮流接收采樣流，并且使所述采樣流經(jīng)過所述可視覺觀察的RO膜的表面，從而將所述采樣流中的溶質(zhì)沉積在所述膜表面上；成像系統(tǒng)，其被設(shè)計(jì)用于(a)捕獲所述可視覺觀察的RO膜的表面圖像，并且(b)產(chǎn)生表示所述捕獲的圖像的可視數(shù)據(jù)信號；以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其被可操作地連接到所述成像系統(tǒng)以接收來自該成像系統(tǒng)的所述可視數(shù)據(jù)信號，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于提供在所述可視覺觀察的RO膜表面上水垢生成的圖像，該圖像表示在所述RO單元中的RO膜上水垢生成的程度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用 于將所述可視數(shù)據(jù)信號中的數(shù)據(jù)與所述RO單元中RO膜的條件相關(guān)聯(lián)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視單元 被相對于所述RO單元進(jìn)行設(shè)計(jì)和設(shè)置以從所述流入流接收所述采樣流。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視單元 被相對于所述RO單元進(jìn)行設(shè)計(jì)和設(shè)置以從所述濃縮流接收所述采樣流。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l-4任意一項(xiàng)所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視 單元包括流動(dòng)頭，其限定貫穿所述可視覺觀察的膜表面的流通路，并且具有被設(shè) 計(jì)用于接收所述采樣流的向該流通路開口的入口以及用于所述采樣流并且從 該流通路開口的出口；位于所述流動(dòng)頭中的光學(xué)窗，通過該光學(xué)窗所述可視覺觀察的膜表面可視；光源，其被設(shè)置用于將光導(dǎo)向所述可視覺觀察的膜的表面；以及 反射鏡結(jié)構(gòu)，其被設(shè)計(jì)用于將來自所述光源的光導(dǎo)向以貫穿所述可視覺 觀察的膜表面并且通過所述光學(xué)窗進(jìn)入所述成像系統(tǒng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括 相對于所述流動(dòng)頭設(shè)置的顯微鏡，以通過所述光學(xué)窗接收所述可視覺觀察的膜表面的圖像并且由所述圖像產(chǎn)生放大的圖像；以及 光學(xué)連接到所述顯微鏡的照相機(jī)，以接收所述放大的圖像并且產(chǎn)生所述 可視數(shù)據(jù)信號；
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述照相機(jī)為數(shù)碼靜 態(tài)相機(jī)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述照相機(jī)為攝像機(jī)。
9、 一種用于監(jiān)視反滲透單元中的反滲透膜的膜水垢生成的方法，該反滲 透單元接收流入流并且流出濃縮流，該方法包括提供具有可視覺觀察的R0膜的反滲透監(jiān)視單元，該R0膜具有在活性流 入側(cè)上的表面；將來自所述R0單元的流入流或者濃縮流的樣本流傳輸經(jīng)過所述可視覺 觀察的RO膜的表面；從所述可視覺觀察的膜表面收集可視數(shù)據(jù)，該可視數(shù)據(jù)表示在所述可視覺觀察的R0膜表面上水垢的存在和程度；將所述收集的可視數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)；以及 使用所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)解釋所述收集的可視數(shù)據(jù)以確定在所述反滲透單 元的反滲透膜上水垢生成的程度。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述從所述可視覺觀察的膜表面收集可視數(shù)據(jù)的步驟包括(a)產(chǎn)生所述表面的光學(xué)圖像；以及(b)將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的可視數(shù)據(jù)信號。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9或者10所述的方法，其特征在于，所述解釋所述收集的可視數(shù)據(jù)的步驟包括顯示所述可視覺觀察的膜表面的實(shí)時(shí)圖像。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9-ll任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述解釋所 述收集的可視數(shù)據(jù)的步驟包括將所述收集的可視數(shù)據(jù)與所述RO單元中RO膜 的條件相關(guān)聯(lián)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9-12任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述傳輸所 述樣本流的步驟包括從所述流入流傳輸樣本。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9-12任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述傳輸所 述樣本流的步驟包括從所述濃縮流傳輸樣本。
15、 一種用于監(jiān)視在反滲透單元中的反滲透膜上膜水垢生成的反滲透監(jiān) 視單元，該反滲透單元接收流入流并且流出濃縮流，該監(jiān)視單元包括具有在活性流入側(cè)上的第一表面的可視覺觀察的反滲透(RO)膜； 流動(dòng)頭，其被設(shè)計(jì)和設(shè)置為將來自所述RO單元的流入流或者濃縮流的樣 本流導(dǎo)向?yàn)樨灤┧隹梢曈X觀察的膜的第一表面； 位于所述流動(dòng)頭中的光學(xué)窗，通過該光學(xué)窗，所述可視覺觀察的膜的第 一表面可視；以及反射鏡結(jié)構(gòu)，其被相對于所述可視覺觀察的膜的第一表面設(shè)計(jì)和設(shè)置以 將來自光源的光導(dǎo)向?yàn)樨灤┧隹梢曈X觀察的膜的第一表面的至少一部分并 且通過所述光學(xué)窗。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的監(jiān)視單元，其特征在于，所述流動(dòng)頭具有入口，該入口被設(shè)計(jì)和設(shè)置為從所述流入流接收所述樣本流。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的監(jiān)視單元，其特征在于，所述流動(dòng)頭具有入 口 ，該入口被設(shè)計(jì)和設(shè)置為從所述濃縮流接收所述樣本流。
18、 根據(jù)權(quán)利要求15-17任意一項(xiàng)所述的監(jiān)視單元，其特征在于，所述 可視覺觀察的膜包括具有第二表面的相對透過側(cè)，該監(jiān)視單元還包括基底，其具有與所述可視覺觀察的膜的第二表面連接的多孔部分；以及 位于所述基底中的透過出口，以允許從所述可視覺觀察的膜的透過側(cè)透 過的透出流經(jīng)過所述多孔部分。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的監(jiān)視單元，其特征在于，所述多孔部分包括 在所述基底中的多孔金屬插入件。
20、 根據(jù)權(quán)利要求15-19任意一項(xiàng)所述的監(jiān)視單元，其特征在于，所述流動(dòng)頭限定貫穿所述第一表面的流通路，并且所述反射鏡結(jié)構(gòu)包括位于臨近 所述第一表面的所述流通路的相對側(cè)上的反射鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于監(jiān)視反滲透(RO)單元中的RO膜的監(jiān)視系統(tǒng)和方法，其能夠檢測在所述RO膜表面上礦物鹽晶體的形成。該監(jiān)視系統(tǒng)包括反滲透監(jiān)視單元，其連接到所述RO單元以從進(jìn)入所述RO單元的流入流或者從所述RO單元流出的濃縮流接收樣本流。該單元具有對于成像系統(tǒng)可視的可視覺觀察的RO膜，該成像系統(tǒng)產(chǎn)生并收集該可視覺觀察的RO膜的圖像，并且將圖像數(shù)據(jù)信號傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于將該圖像數(shù)據(jù)信號翻譯為用于顯示的可視圖像并且將所述圖像數(shù)據(jù)信號中的數(shù)據(jù)與所述RO單元中RO膜上的水垢生成條件相關(guān)聯(lián)。
文檔編號B01D61/22GK101384342SQ200780005717
公開日2009年3月11日 申請日期2007年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者M·烏希米亞, Y·科亨 申請人:加利福尼亞大學(xué)董事會