CN106315924B - 一种水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置及提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置，包括原水供给单元、预处理单元、纳滤浓缩单元、酸碱度调节单元、成品液提取单元、水箱和总控制系统；其中，成品液提取单元包括吸附富集装置、离子交换装置、淋洗装置和碱液药剂箱，淋洗装置与所述碱液药剂箱并列布置；吸附富集装置的入口与水箱的出口、淋洗装置的出口、碱液药剂箱的出口连接，吸附富集装置的出口与离子交换装置的入口连接；成品液提取单元中吸附富集装置和离子交换装置对浓水中溶解有机质进行吸附、富集和纯化，提取所需的液体。本发明提供的一种水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置适合海水和淡水水体，结构简单、操作方便，且产量高。

Description

一种水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置及提纯方法

技术领域

本发明涉及浓缩技术领域，尤其涉及一种水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置及提纯方法。

背景技术

溶解有机质是能通过孔径为0.45μm滤膜的一类天然大分子有机物混合物，它来源于动植物分泌物及其残体分解产物。在水体中，溶解有机质具有重要生态和环境作用。例如溶解有机质是影响水体颜色和味道的主要物质，是水体酸碱度的重要调节剂。溶解有机质可以与氮磷等营养盐相互作用，影响水生生态系统。溶解有机质与水体中的痕量有毒有害污染物发生相互作用，从而改变污染物的迁移、转化规律和生物可利用性。溶解有机质还能与自来水消毒剂发生反应，产生三卤甲烷等致癌致畸消毒副产物。因此近年来，水体中的溶解有机质引起了广泛的关注。研究表明，水体中溶解有机质主要包括腐殖酸、富里酸等酸性物质以及多肽、多糖、氨基酸等小分子物质。其中，多肽、多糖、氨基酸等小分子物质，所占比例小，易于被水生生物利用而发生分解。腐殖酸、富里酸等酸性物质分子量大，难于降解，是溶解有机质中的主要成分，是重点关注对象。此外，溶解有机质在水体中含量极低，一般浓度介于0.1-10mg/L，其分离和富集是溶解有机质研究的难点。

纳滤是一种近似机械筛分的低压力驱动膜分离过程。纳滤过程主要应用于染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程产物的分级和浓缩，及部分脱色和去异味等。本发明装置利用纳滤过程，实现对水体中溶解有机质的截流，在纳滤浓缩的同时去除去单价离子(如：钠离子和氯离子)和分子量低于200的有机物。本发明装置即可以用于淡水水体溶解有机质的纳滤浓缩提纯，也能用于海水水体溶解有机质的纳滤浓缩提纯。

中国实用新型专利(申请号：201020694245.6，名称：一种水中溶解态有机物富集分离系统)公开了一种水中溶解态有机物富集分离系统，包括预过滤装置(1)、大孔树脂填充柱(2)、阳离子树脂填充柱(3)、阴离子树脂填充柱(4)、有机碳在线分析仪(5)、蠕动泵(6)、pH计(7)、计量泵(8-13)、电磁阀(14-17)、玻璃容器(18-25)、储液瓶(26-29)；本实用新型通过控制电磁阀(14-17)和计量泵(8-13)的开关，实现水中溶解态有机物在树脂填充柱上的富集和分离，电磁阀和剂量泵的开关分别通过pH计(7)和有机碳在线分析仪(5)进行控制。

中国实用新型专利(申请号：201520012044.6，名称：水中低浓度有机物组成分析的预处理装置)公开了一种水中低浓度有机物组成分析的预处理装置，包括原水箱、浓水箱以及淡水箱；原水箱和淡水箱之间设置第一管道并经该第一管道连通，第一管道的管路上依次设置进水阀、进料增压泵以及保安过滤器，进料增压泵位于保安过滤器的上游；浓水箱和淡水箱之间设置第二管道并经该第二管道连通，第二管道的管路上依次设置有一级增压泵和一级反渗透膜，一级增压泵位于一级反渗透膜的上游，一级反渗透膜的淡水出口经第二管道与淡水箱连通，一级反渗透膜的浓水出口和浓水箱之间设置第三管道并经该第三管道连通，第三管道的管路上设置有一级阴阳离子混床树脂过滤柱。

上述第一个实用新型可以自动实现水中溶解态有机物的富集和分离，但只限于对有机物的分离，且自动化程度不高，步骤繁琐，操作不方便且不能获取高浓度的有机质；另外，首先上述实用新型专利只适用于污水及废水中有机物的分离，对于淡水或海水是完全不适用的；其次，上述实用新型专利公开的系统中不存在纳滤渗透过程，导致有机物的分离效率较低；再次，国际腐殖酸协会(IHSS)通用的有机质分为腐殖酸和富里酸，不存在本实用新型中公开的亲水酸性、亲水中性、亲水碱性、疏水碱性、疏水酸性、疏水中性等组分，且上述几种组分与本发明保护的有机质的组分不同。

第二个实用新型可以实现通过阴阳离子交换混床过滤柱去除水中的阴离子、阳离子，能够满足红外、核磁等有机物组成解析的需要；但是也存在如下缺陷：①有机质主要亚组分为大分子有机酸(如腐殖酸、富里酸约占50-90％)，在中性和近中性水体中绝大部分富里酸和腐殖酸电离为阴离子，该实用新型使用阴离子交换树脂去除水体中阴离子的同时，会大量吸附有机质，造成有机质中酸性成分损失。同时有机质中的类蛋白类有机质为两性物质，在水体中既可以电离为阴离子又可以电离为阳离子，该实用新型阴、阳离子混合交换树脂会大量吸附类蛋白类有机质，造成类蛋白类有机质成分损失。②此实用新型专利只适用于淡水有机质，而对于海水有机质提取是不适用的，因为海水中含有大量的钠离子，反渗透极易引起氯化钠的结晶沉淀，损害设备的运行；③此实用新型专利采用阴阳离子混床树脂过滤柱去除水中钙离子、镁离子、氯离子、硫酸根离子等，而不是采用国际通用的XAD树脂进行吸附收集有机质，这种方式收集的有机质的浓度比较低，不能满足实验过程中对高浓度有机质的需求。因此，该实用新型在设计过程中存在一定的缺陷，使占有机质主要亚组分的大分子有机酸及类蛋白类有机质丢失。因此，该实用新型不能提取全部水体全部有机质组分，另外，此实用新型结构复杂，不能实现有效的自动化控制，可实施性不佳。

发明内容

为了获取一定浓度的提取液，更好的利用提取液中的有机物，本发明提供了一种水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置，可以有效方便地提取原水中的溶解有机质。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置，包括原水供给单元、预处理单元、纳滤浓缩单元、酸碱度调节单元、成品液提取单元、水箱和总控制系统；

所述成品液提取单元包括吸附富集装置、离子交换装置、淋洗装置和碱液药剂箱，所述淋洗装置与所述碱液药剂箱并列布置；所述吸附富集装置的入口与所述水箱的出口、淋洗装置的出口、碱液药剂箱的出口连接，吸附富集装置的出口与所述离子交换装置的入口连接；

所述吸附富集装置和所述离子交换装置的底部均设有排液阀；

所述吸附富集装置包括吸附柱和填料，所述填料设于所述吸附柱内，所述填料为XAD-8树脂、DAX-8树脂和XAD-7树脂的一种或多种；

所述离子交换装置包括吸附柱和填料，所述所述填料设于所述吸附柱内，所述填料为氢型阳离子交换树脂。

优选地，所述水箱采用耐酸材料，上面设有密封盖，其内设有搅拌器、液位传感器和pH传感器；所述密封盖的端面设有至少5个通孔；所述水箱与所述吸附富集装置之间的管道深入水箱中，伸入水箱中的管道顶部为密封结构，管道壁设有多个孔径为50μm的孔，孔的最低高度控制在水箱高度的1/100-1/10处，所述伸入水箱中的管道外设有过滤罩，所述过滤罩的孔径为100μm。

优选地，所述原水供给单元采用自吸泵供水，原水为海水或淡水，原水水质的浊度在1000NTU之内，TOC的取值在1000mg/l之内；自吸泵的前端设有过滤袋，所述过滤袋的孔径为10μm。

优选地，所述预处理单元包括一级精密微滤过滤器和二级精密微滤过滤器，一级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为0.45μm，二级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为0.22μm；所述一级精密微滤过滤器的入口与自吸泵的出口连接，一级精密微滤过滤器的出口与二级精密微滤过滤器的入口连接，二级精密微滤过滤器的出口与水箱连接。

优选地，一级、二级精密滤芯均采用聚丙烯滤芯，精密滤芯需要及时更换，可以避免堵塞和过多污染物聚集滋生微生物。

优选地，所述纳滤浓缩单元包括纳滤单元、高压泵、第一溶解有机碳在线监测探头和第二溶解有机碳在线监测探头；其中纳滤单元包括纳滤膜和不锈钢膜壳，所述纳滤膜的孔径取值为1-2nm；

所述第一溶解有机碳在线监测探头设于所述纳滤单元浓水出口处，第二溶解有机碳在线监测探头设于纳滤单元的废水出口处；通过对比两个溶解有机碳在线监测探头检测数值，可以判断纳滤膜工作状态是否良好。

优选地，所述纳滤单元设有原水进口、浓水出口和废水出口；所述原水进口通过高压泵与水箱连接，所述浓水出口与水箱连接，所述废水通过管道排出；所述纳滤单元与高压泵之间设有安保阀，浓水出口设有安保阀。

优选地，所述酸碱度调节单元包括pH传感器、搅拌器、计量加药泵、酸液药剂箱；所述pH传感器设于水箱中，所述酸液药剂箱的出口与所述计量加药泵的入口连接；所述计量加药泵的出口与所述水箱连接。

优选地，所述总控制系统包括控制单元和触屏器，所述控制单元与触屏器连接，所述控制单元与自吸泵、液位传感器、pH传感器、计量加药泵和高压泵连接；所述水箱中设有液位传感器和pH传感器；pH传感器设有升降台，必要时可将pH传感器升至水箱外。

优选地，所述水箱中设有液位传感器，其水位高度控制在水箱高度的1/5-4/5。

利用水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置进行溶解有机质提取的方法，包括如下步骤：

(1)启动总控制系统的总电源启动按钮；

(2)启动自吸泵启动按钮，自吸泵通过管道吸取原水，自吸泵前端的过滤袋对原水进行初步过滤，初步过滤后的原水通过自吸泵的增压进入预处理单元中的一级精密微滤过滤器对原水进行一次过滤，经一次过滤后的原水进入二级精密微滤过滤器进行二次过滤；经二次过滤后的原水通过管道进入水箱；水箱中的水位达到4/5水箱体积，自吸泵停止工作；

(3)水箱中的原水经高压泵增压通过管道进入到纳滤单元，纳滤膜可对原水中的天然溶解有机质进行浓缩，得到废水和浓水；经过纳滤膜的废水直接排放掉，浓水循环进入水箱，当位于水箱中的溶解有机碳在线监测探头测定的有机碳的含量达到预设值时，停止浓缩；纳滤膜将海水等天然水体分离为废水和浓水，废水比例越高，浓水含有机质浓度越高，但过高的废水比例对纳滤膜造成伤害；

(4)启动酸碱度调节单元，计量加药泵接收信号启动酸液加入程序，从酸液药剂箱抽取酸液通过耐酸管道向水箱中注入非氧化性酸液，同时水箱中搅拌马达启动，使得酸液和浓水均匀混合，直到达到预设的pH值，计量加药泵加酸液程序停止工作，pH传感器升降台升起pH传感器探头，计量加药泵和搅拌马达停止工作；

完成pH值调节后的浓水经吸附富集装置吸附后流出；

(6)吸附完成后，打开淋洗装置与吸附富集装置之间的阀门，同时打开吸附富集装置底部排液阀，关闭吸附富集装置与离子交换装置之间的阀门，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗吸附富集装置；

冲洗完成后，冲洗废液通过吸附富集装置底部的排液阀排出，关闭排液阀开关，关闭淋洗装置与吸附富集装置之间的阀门，打开碱液药剂箱与吸附富集装置之间的阀门，碱液药剂箱通过耐碱管道向吸附富集装置中注入碱液，被树脂吸附后的天然溶解有机质在碱液的作用下发生解吸，解吸后的有机质经离子交换装置中的氢型阳离子交换树脂后流出，流出液经冷冻干燥后，所得固体为固态富里酸粉末。

优选地，所述纳滤单元废水的排出管道上设有调速阀，所述纳滤单元与所述水箱连接的管道上设有调速阀，纳滤膜排出的废水量与排出的浓水量的比值为1:9-9:1，优选为2:1-1:2。

优选地，所述耐酸管道要求能承受10mol/L的非氧化性酸；所述水箱中的混酸浓度范围为0.001-1mol/L强酸；所述pH的预设值为0.5-3。

优选地，所述碱液药剂箱和耐碱管道要求能承受0.5mol/L的强碱。

优选地，所述高压泵的前端设有压力表和安全阀，原水浓缩过程中，所述高压泵前压力大于预设值时，所述安全阀开启，避免高压泵损坏和管道爆裂现象。

优选地，纳滤膜不可干燥存储，必须保证膜壳中有水，若设备因故闲置超过70h，应将纳滤膜浸泡于干净的水中，若长期闲置须按纳滤膜要求存储方式封存。

优选地，总控制系统采用低压配电，供配电设备的电压等级为220VAC，且设低压配电柜，向工艺系统动力设备供电；控制系统中的电源开关与电控柜门联锁保护，可以达到防尘、散热快且易于安装的效果。

优选地，所述自吸泵的前端设有安全阀，所述水箱中设有液位传感器，其水位在水箱4/5水箱体积时，所述安全阀开启，自吸泵停止运转，避免水箱水位过高。

与现有技术相比本发明产生的有益效果是：

(1)本发明提供的水体中溶解有机质浓缩提纯设备结构简单、操作方便，连接线路最短，节省可整体结构的占地空间，可以方便有效地提取所需浓度的液体，更好的利用提取液中的有机物，并且自动化程度高、产量高；

(2)本发明中的一级精密滤芯孔径为0.45μm，二级精密滤芯孔径为0.22μm，更有效地滤除了水中较大颗粒的悬浮物等杂质，更好地避免了颗粒杂物对膜造成的划伤、堵塞和高压冲击；

(3)酸碱度调节单元调节pH值的整个过程是全自动的，节省了劳动力，降低了生产成本，调制的pH值的准确率比较高；

(4)纳滤浓缩单元中纳滤单元中排出的废水量与排出的浓水量的比值为2:1-1:2，进而可以避免废水流出量过大或过小对膜造成的伤害或设备效率降低；

(5)成品提取单元中吸附富集装置中的填料为XAD-8树脂、DAX-8树脂和XAD-7树脂的一种或多种或憎水性吸附材料，离子交换装置中的填料为氢型阳离子交换树脂，可自动完成脱盐过程，大大降低了劳动量。

附图说明

图1是本发明一种水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细的说明。

参图1所示，图1是本发明水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置的结构示意图。本发明提供的有机质纳滤浓缩提纯装置，包括原水供给单元、预处理单元、纳滤浓缩单元、酸碱度调节单元、成品液提取单元、水箱7和总控制系统4；其中原水供给单元主要包括自吸泵1；预处理单元包括一级精密微滤过滤器2和二级精密微滤过滤器3；纳滤浓缩单元包括纳滤单元9、高压泵8和溶解有机碳在线监测设备，其中纳滤单元9包括纳滤纳滤膜和不锈钢膜壳；酸碱度调节单元包括PH传感器、计量加药泵5、酸液药剂箱6；成品提取单元包括吸附富集装置14和离子交换装置15、碱液药剂箱13、淋洗装置12；总控制系统4主要采用电气设备控制，其中的集控操作在控制柜中统一进行，可使整个系统实现自动控制操作和手动操作。

其中一级精密微滤过滤器2的入口与自吸泵1的出口连接，一级精密微滤过滤器2的出口与二级精密微滤过滤器3的入口连接，二级精密微滤过滤器3的出口与水箱7连接；pH传感器位于水箱7中，计量加药泵5设于水箱8与酸液药剂箱之间，计量加药泵5的入口与酸液药剂箱6的出口连接，计量加药泵5的出口与水箱7连接；纳滤单元9设有液体进口、浓水出口和废液出口，液体进口通过高压泵8与水箱7连接，浓水出口与水箱7连接；碱液药剂箱13的出口、淋洗装置12的出口分别与吸附富集装置14的入口连接；吸附富集装置14的入口与水箱7的出口连接，吸附富集装置14的出口与离子交换装置15的入口连接，总控制系统包括控制单元和触屏器，所述可控制单元与触屏器连接，所述可控制单元与自吸泵、液位传感器、pH传感器、计量加药泵和高压泵连接。

本发明提供的水体溶解有机质纳滤浓缩提纯装置，为一套产水0.2m³/h的原水浓缩系统，其原水水源为海水，原水的水质要求为水质的浊度在1000NTU之内，TOC的取值在1000mg/l之内；自吸泵的前端设有过滤袋，过滤袋的孔径为10μm。

总控制系统采用低压配电，供配电设备的电压等级为220VAC，且设低压配电柜，向工艺系统动力设备供电。另外，控制系统中配备独立操作的控制柜，以及电器开关和电气元件都集中在控制柜内，电源开关与电控柜门联锁保护，可以达到防尘、散热快且易于安装的效果。

首先开启总电源和启动按钮，使整个系统处于工作状态，自吸泵1通过管道吸取原水，原水通过位于自吸泵1前端的过滤袋进行初步过滤，过滤袋的孔径为10μm，经过初步过滤的原水通过自吸泵的增压进入预处理单元中的一级精密微滤过滤器2对原水进行一次过滤，经一次过滤后的原水进入二级精密微滤过滤器3进行二次过滤，其中一级精密微滤过滤器2中的滤芯孔径为0.45μm，二级精密微滤过滤器3中的滤芯孔径为0.22μm，此种滤芯孔径设置可以更好地滤除水中较大颗粒的悬浮物等杂质，提高水质，更有效地避免颗粒物杂质对膜造成的划伤或堵塞。另外，精密滤芯需要及时更换，避免堵塞和过多污染物集聚滋生微生物。

经过两级精密过滤装置过滤后的原水通过连接管道进入水箱7，水箱7中的液位传感器对水箱中的水位进行检测，当水位达到水箱的4/5时，液位传感器向总控制系统发送液位信号，总控制系统接收液位信号后，向自吸泵发送控制信号，使其停止工作，即停止向水箱中注入原水。

水箱中的原水经过高压泵8加压进入纳滤单元9中的纳滤膜，纳滤膜可将海水中分离为浓水和废水，经纳滤膜的含盐和小分子糖和肽等物质的废水直接排出，在纳滤单元9的废水排出口上设有调速阀，可以调节废水流出纳滤膜的速度，其速度调节范围为0-200L/h；经纳滤膜分离的含盐有机质的浓水经过管道回流到水箱7中，在纳滤单元9与水箱7连接管道上设有调速阀，可以调节浓水流出纳滤膜的速度，其速度调节范围为0-200L/h；废水流出纳滤膜的速度和浓水流出纳滤膜的速度取值设置在适当的范围内，使纳滤膜排出的废水量与排出的浓水量的比值为1:9-9:1，进而可以避免因流出废水的速度过快或过慢对纳滤膜造成的伤害或设备效率降低。浓水进水水箱可以循环浓缩，如此反复，原水箱中的水越来越少，有机质含量的浓度越来越高，当水箱中的溶解有机碳在线测定装置测定的有机碳含量达到预设值时，停止浓缩，关闭浓缩系统。

在原水浓缩的过程中，尽量避免浓缩比过高，浓缩比越高，含盐率和有机物浓度越高，过高的浓度盐和有机质会对纳滤膜造成伤害，因此，将浓缩后浓水溶解有机质含量控制在10000mg/L以下。

纳滤单元废水排出管道上设有第二溶解有机碳在线监测探头11，纳滤单元浓水排出管道处设有第一溶解有机碳在线监测探头10，通过对比第二溶解有机碳在线监测探头11与第一溶解有机碳在线监测探头10检测的数值，可以判定纳滤膜是否渗漏；即如果第二溶解有机碳在线监测探头11与第一溶解有机碳在线监测探头10检测的数值相等，可以判定纳滤膜出现渗漏现象。纳滤单元浓水和废水的出口处还设有安保阀，在原水浓缩过程中，纳滤单元浓水和废水的溶解有机碳差异小于预设值时，安保阀开启，此时系统停止运行。

高压泵的前端设有压力表和安保阀，在浓缩的过程中，当水位低于水箱的1/5时，安保阀开启，高压泵停止运转，由此可以避免高压泵空转时导致高压泵烧毁的现象；当高压泵前的压力大于预设值时，安保阀开启，可以避免高压泵损坏和管道爆裂现象。

原水浓缩结束后，启动酸碱度调节单元。在总控制系统4中设置所需的pH值，其设定的pH值为0.5-3，pH传感器将pH值信号传递给计量加药泵5，计量加药泵启动酸液加入程序，从酸液药剂箱6抽取酸液通过第一耐酸管道向水箱中注入非氧化性酸液，同时水箱7中的搅拌马达启动，使得酸液和浓水均匀混合，进行pH值调节，直到pH值达到预先设置的值，计量加药泵5酸液程序停止工作，计量加药泵5和水箱7中的搅拌马达停止工作。

整个pH值调节的过程为全自动的，节省了劳动力，降低了生产成本，并且调制的pH值的精确度比较高，配制的过程效率也较高。在pH调节过程中，采用搅拌器搅拌水箱中的水，使得流入其中的酸液药剂均匀溶入水中，可避免局部的pH值偏高或偏低。

由于水箱7采用耐酸材料，且其上设有密封盖，密封盖的端面设有至少5个通孔；其内设有搅拌器和pH传感器；pH传感器设有升降台，pH值调节完成后，升降台可将pH传感器升至水面之上。

水箱与吸附富集装置14之间的管道深入水箱中，管道顶部为密封结构，管道壁设有多个孔径为50μm的孔，孔的最低高度控制在水箱高度的1/100-1/10处，所述伸入水箱中的管道外设有过滤罩，所述过滤罩的孔径为100μm；更有利于沉淀浓水中的杂质。

pH值调节完成后，打开水箱7的出口阀门，水箱中的浓水经吸附富集装置14吸附后流出；吸附完成后，打开淋洗装置12与吸附富集装置14之间的阀门、关闭吸附富集装置14与离子交换装置15之间的阀门，同时打开吸附富集装置底部的排液阀，淋洗装置12中的纯水经管道流入吸附富集装置14对其进行冲洗，冲洗废液通过排液阀排出；

冲洗完成后，关闭淋洗装置12与吸附富集装置14之间的阀门，打开碱液药剂箱13与吸附富集装置之间的阀门，碱液药剂箱13通过耐碱管道向吸附富集装置14注入碱液，被树脂吸附的天然有机质在碱液的作用下发生解吸，解吸后的有机质流入离子交换装置15，经氢型阳离子交换树脂后流出，流出液经冷冻干燥后，所得固体为固态富里酸粉末。

提取液提取结束后，关闭水箱的排水口，淋洗装置中的纯水倒入水箱，启动浓缩，将浓水阀开到最大，利用纯水对膜的冲刷实现纳滤膜的清洗。纳滤膜严禁干燥储存，必须保证膜壳中有水，若因故超过70h不使用，应将纳滤膜浸泡于干净的水中，若长期闲置须按纳滤膜要求存储方式封存。

完成一个工作循环后，重新启动自吸泵，进入下一个工作循环。当水体有机质含量较低时，可以通过自吸泵1多次进水，使得水箱7中浓水溶解有机碳浓度达到预设值，再进行下一步酸碱度调节。

如果所提取有机质中含有过多灰分，则在加入非氧化性酸液调节到预先设置的pH值后，再加入浓氢氟酸，使氢氟酸浓度介于0.1-0.5mol/L，然后溶液静置4-24h，从而降低固态有机质的灰分。如果需要加入氢氟酸进行灰分去除，则该装置在原有要求的基础上，要求水箱、吸附富集装置、水箱和吸附富集装置之间的管道能承受0.1-0.5mol/L的氢氟酸。

上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制本发明的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置，包括原水供给单元、预处理单元、纳滤浓缩单元、酸碱度调节单元、成品液提取单元、水箱和总控制系统，其特征在于，

所述成品液提取单元包括吸附富集装置、离子交换装置、淋洗装置和碱液药剂箱，所述淋洗装置与所述碱液药剂箱并列布置；所述吸附富集装置的入口与所述水箱的出口、淋洗装置的出口、碱液药剂箱的出口连接，吸附富集装置的出口与所述离子交换装置的入口连接；

所述吸附富集装置和所述离子交换装置的底部均设有排液阀；所述吸附富集装置包括吸附柱和填料，所述填料设于所述吸附柱内，所述填料为XAD-8树脂、DAX-8树脂和XAD-7树脂的一种或多种；

所述离子交换装置包括吸附柱和填料，所述填料设于所述吸附柱内，所述填料为氢型阳离子交换树脂；

所述水箱采用耐酸材料，上面设有密封盖，其内设有搅拌器、液位传感器和pH传感器；所述密封盖的端面设有至少5个通孔；所述水箱与所述吸附富集装置之间的管道深入水箱中，伸入水箱中管道顶部为密封结构，管道壁设有多个孔径为50μm的孔，孔的最低高度控制在水箱高度的1/100-1/10处，所述伸入水箱中的管道外设有过滤罩，所述过滤罩的孔径为100μm。

2.如权利要求1所述的水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置，其特征在于，所述预处理单元包括一级精密微滤过滤器和二级精密微滤过滤器，一级精密微过滤器中精密滤芯的孔径为0.45μm，二级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为0.22μm；所述一级精密微滤过滤器的入口与自吸泵的出口连接，一级精密微滤过滤器的出口与二级精密微滤过滤器的入口连接，二级精密微滤过滤器的出口与水箱连接。

3.如权利要求2所述水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置，其特征在于，所述纳滤浓缩单元包括纳滤单元、高压泵、第一溶解有机碳在线监测探头和第二溶解有机碳在线监测探头；其中纳滤单元包括纳滤膜和不锈钢膜壳，所述纳滤膜的孔径取值为1-2nm；

所述第一溶解有机碳在线监测探头设于所述纳滤单元浓水出口处，第二溶解有机碳在线监测探头设于纳滤单元的废水出口处；

所述纳滤单元设有原水进口、浓水出口和废水出口；所述原水进口通过高压泵与水箱连接，所述浓水出口与水箱连接，所述废水通过管道排出；所述纳滤单元与高压泵之间设有安保阀，浓水出口设有安保阀。

4.如权利要求3所述水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置，其特征在于，所述酸碱度调节单元包括pH传感器、搅拌器、计量加药泵、酸液药剂箱；所述pH传感器设于水箱中，所述酸液药剂箱的出口与所述计量加药泵的入口连接；所述计量加药泵的出口与所述水箱连接。

5.如权利要求4所述水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置，其特征在于，所述总控制系统包括控制单元和触屏器，所述控制单元与触屏器连接，所述控制单元与自吸泵、液位传感器、pH传感器、计量加药泵和高压泵连接；所述水箱中设有液位传感器和pH传感器；pH传感器设有升降台。

6.利用权利要求1-5任一所述的水体中溶解有机质纳滤浓缩提纯装置进行溶解有机质提纯的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）启动总控制系统的总电源启动按钮；

（2）启动自吸泵启动按钮，自吸泵通过管道吸取原水，自吸泵前端的过滤袋对原水进行初步过滤，初步过滤后的原水通过自吸泵的增压进入预处理单元中的一级精密微滤过滤器对原水进行一次过滤，经一次过滤后的原水进入二级精密微滤过滤器进行二次过滤；经二次过滤后的原水通过管道进入水箱；水箱中的水位达到4/5水箱体积，自吸泵停止工作；

（3）水箱中的原水经高压泵增压通过管道进入到纳滤单元，纳滤膜可对原水中的天然溶解有机质进行浓缩，得到废水和浓水；经过纳滤膜的废水直接排放掉，浓水循环进入水箱，当位于水箱中的溶解有机碳在线监测探头测定的有机碳的含量达到预设值时，停止浓缩；

（4）启动酸碱度调节单元，计量加药泵接收信号启动酸液加入程序，从酸液药剂箱抽取酸液通过耐酸管道向水箱中注入非氧化性酸液，同时水箱中搅拌马达启动，使得酸液和浓水均匀混合，直到达到预设的pH值，计量加药泵和搅拌马达停止工作；

（5）完成pH值调节后的浓水经吸附富集装置吸附后流出；

（6）吸附完成后，打开淋洗装置与吸附富集装置之间的阀门，同时打开吸附富集装置底部排液阀，关闭吸附富集装置与离子交换装置之间的阀门，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗吸附富集装置；

冲洗完成后，冲洗废液通过吸附富集装置底部的排液阀排出，关闭排液阀开关，关闭淋洗装置与吸附富集装置之间的阀门，打开碱液药剂箱与吸附富集装置之间的阀门，碱液药剂箱通过耐碱管道向吸附富集装置中注入碱液，被树脂吸附后的天然有机质在碱液的作用下发生解吸，解吸后排出的溶液经离子交换装置后流出，流出液经冷冻干燥后，所得固体为固态有机质粉末。

7.如权利要求6所述的溶解有机质提纯的方法，其特征在于，纳滤单元废水的排出管道上设有调速阀，所述纳滤单元与所述水箱连接的管道上设有调速阀，纳滤膜排出的废水量与排出的浓水量的比值为1:9-9:1。

8.如权利要求6所述的溶解有机质提纯的方法，其特征在于，所述耐酸管道要求能承受10mol/L的非氧化性酸；所述水箱中的混酸浓度范围为0.001-1 mol/L强酸；所述pH的预设值为0.5-3。

9.如权利要求6所述的溶解有机质提纯的方法，其特征在于，所述碱液药剂箱和耐碱管道能承受0.5mol/L的强碱。