[发明专利]可视化渗透膜处理废水检测装置

说明书

本发明涉及一种可视化渗透膜处理废水检测装置，包含膜组件、两台水泵、两台三位一体化测量装置、机械臂、光学显微镜，中央控制装置及终端控制装置；三位一体化测量装置采集的电导率、温度、重量数据、天平采集的重量数据、光学显微镜抓取的图像数据实时送终端控制装置，终端控制装置将膜组件渗透膜的结构参数、水通量、盐通量、截留率数据送入运用卷积神经网络模型，建立正渗透模型。通过装置可对渗透膜运行状态进行全过程监测，为建立膜污染模型、正渗透模型提供所有过程数据，建立的模型可对污染情况及其膜的运行状态进行预测，预先获知长时运行的结果。本发明设备底层融合了自动化及环境工程专业技术，同时又能满足于环境工程技术人员的简单上层操作。

技术领域

本发明涉及一种环境工程及自动化领域，特别涉及一种可视化渗透膜处理废水检测装置。

背景技术

随着国家工业的快速发展，水资源短缺及水污染已经变成了日趋严重问题，特别是水中含有难处理的微量有机污染物。膜分离技术以其耗能小，效率高的优点在水处理中的应用越来越广泛，引发了大量学者的研究的兴趣。正渗透在自然界中广泛地存在，其通过溶液的渗透压差实现溶剂由高压到低压区域的传质。有研究结果表明，对于污染物截留过程中，正渗透技术有着较好的效果。为了挑选更好的膜材料以及使正渗透在最优的条件下运行，最好的方式就是通过计算机渗透膜过程进行实时可视化自动监测，即省去了人工监管的时间，又避免了人为误差。该方向的研究却相对较少，涉及的内容也不够广泛，且无法在实际工业中应用，因此需要进一步地创新。在线监测技术在最近流行起来，其或以第一性原理为基础，以物理的方式模拟膜的材料以及设备的运行状态，预测膜的材料性能及正渗透的运行效果；或通过数据的监控技术收集数据，通过数据驱动模型进行的数据的分析，对下一时刻所发生的情况进行预测。

发明内容

本发明是针对渗透膜废水处理效果检测的问题，提出了一种可视化渗透膜处理废水检测装置，通过装置可对渗透膜运行状态进行全过程监测，为建立膜污染模型、正渗透模型提供所有过程数据，建立的模型可对污染情况及其膜的运行状态进行预测，预先获知长时运行的结果。

本发明的技术方案为一种可视化渗透膜处理废水检测装置，包含膜组件，两台水泵，两台电导率、温度、天平三位一体化测量装置，机械臂，光学显微镜，中央控制装置及终端控制装置；

装有原料液的广口瓶置于第一天平上，原料液通过导管通过第一水泵进入膜组件；装有汲取液的广口瓶置于第二天平上，汲取液通过导管通过第二水泵接膜组件；膜组件正上方有固定在机械臂上的光学显微镜；终端控制装置输出控制信号控制两水泵的水流速和机械臂工作，机械臂驱动光学显微镜移动；两台电导率、温度、天平三位一体化测量装置采集的电导率值、温度、重量数据，光学显微镜抓取的图像数据实时送终端控制装置，终端控制装置将膜组件渗透膜的结构参数、水通量、盐通量、截留率数据送入运用卷积神经网络模型，建立正渗透模型；终端控制装置与中央控制装置实时通信。

通过以上技术方案，实现渗透膜运行状态的全过程监测。

优选的：所述终端控制装置包括PLC和数据处理器，两台三位一体化测量装置和两台水泵接PLC，通过PLC的协议将数据实时传输入数据处理器，数据处理器包括图像处理模块、机器学习算法、机器视觉算法。

通过以上技术方案，传统PLC运用、图像技术、算法、大数据的结合，节省人工读取的工作量及成本，实现智能化管理。

优选的：所述光学显微镜固定于机械臂上，终端控制装置驱动机械臂，使得光学显微镜在膜组件上方沿XY轴移动，检测膜组件各个位置的污染状况。

通过以上技术方案，图像放大技术和机械控制技术相结合，实现自动图像扑捉功能。

优选的：所述中央控制装置为一带可视化系统界面的可操作平台，与终端控制装置进行通信。

通过以上技术方案，可视化系统界面的可操作平台便于操作和信息直观可视。