本發(fā)明涉及有機(jī)質(zhì)提取領(lǐng)域，尤其涉及一種反滲透與樹脂聯(lián)用提取淡水有機(jī)質(zhì)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
淡水有機(jī)質(zhì)(簡稱淡水有機(jī)質(zhì))是指淡水水體中能通過孔徑為0.45μm濾膜的一類天然大分子有機(jī)物混合物，它來源于動(dòng)植物分泌物及其殘?bào)w分解產(chǎn)物，組成和結(jié)構(gòu)隨時(shí)空和來源而變化。淡水有機(jī)質(zhì)具有重要生態(tài)和環(huán)境作用。例如淡水有機(jī)質(zhì)是影響淡水水體顏色和味道的主要物質(zhì)，是水體酸堿度的重要調(diào)節(jié)劑。它可以與氮磷等營養(yǎng)鹽相互作用，影響淡水水生生態(tài)系統(tǒng)。淡水有機(jī)質(zhì)與淡水水體中的大量有毒有害污染物發(fā)生相互作用，從而改變污染物的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律和生物可利用性。它還能與自來水消毒劑發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生三鹵甲烷等致癌致畸消毒副產(chǎn)物。因此近年來，淡水有機(jī)質(zhì)引起了環(huán)境學(xué)、地球化學(xué)和毒理學(xué)的廣泛的關(guān)注。研究表明，淡水有機(jī)質(zhì)主要包括腐殖酸、富里酸等酸性物質(zhì)以及多肽、多糖、氨基酸等小分子物質(zhì)。其中，多肽、多糖、氨基酸等小分子物質(zhì)，所占比例小，易于被水生生物利用而發(fā)生分解。腐殖酸、富里酸等酸性物質(zhì)分子量大，難于降解，是淡水有機(jī)質(zhì)中的主要成分和重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。此外，淡水有機(jī)質(zhì)在淡水水體中含量極低，一般濃度介于0.1-10mg/L，其分離和富集是淡水有機(jī)質(zhì)研究的難點(diǎn)。
反滲透技術(shù)是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)大分子物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小，因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等。反滲透具有脫鹽率高，機(jī)械強(qiáng)度大和使用壽命長，化學(xué)或生化耐受性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明利用反滲透技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)淡水水體中淡水有機(jī)質(zhì)初步濃縮。
中國實(shí)用新型專利(申請(qǐng)?zhí)枺?01020694245.6，名稱：一種水中溶解態(tài)有機(jī)物富集分離系統(tǒng))公開了一種水中溶解態(tài)有機(jī)物富集分離系統(tǒng)，包括預(yù)過濾裝置(1)、大孔樹脂填充柱(2)、陽離子樹脂填充柱(3)、陰離子樹脂填充柱(4)、有機(jī)碳在線分析儀(5)、蠕動(dòng)泵(6)、pH計(jì)(7)、計(jì)量泵(8-13)、電磁閥(14-17)、玻璃容器(18-25)、儲(chǔ)液瓶(26-29)；本實(shí)用新型通過控制電磁閥(14-17)和計(jì)量泵(8-13)的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)水中溶解態(tài)有機(jī)物在樹脂填充柱上的富集和分離，電磁閥和劑量泵的開關(guān)分別通過pH計(jì)(7)和有機(jī)碳在線分析儀(5)進(jìn)行控制。
中國實(shí)用新型專利(申請(qǐng)?zhí)枺?01520012044.6，名稱：水中低濃度有機(jī)物組成分析的預(yù)處理裝置)公開了一種水中低濃度有機(jī)物組成分析的預(yù)處理裝置，包括原水箱、濃水箱以及淡水箱；原水箱和淡水箱之間設(shè)置第一管道并經(jīng)該第一管道連通，第一管道的管路上依次設(shè)置進(jìn)水閥、進(jìn)料增壓泵以及保安過濾器，進(jìn)料增壓泵位于保安過濾器的上游；濃水箱和淡水箱之間設(shè)置第二管道并經(jīng)該第二管道連通，第二管道的管路上依次設(shè)置有一級(jí)增壓泵和一級(jí)反滲透膜，一級(jí)增壓泵位于一級(jí)反滲透膜的上游，一級(jí)反滲透膜的淡水出口經(jīng)第二管道與淡水箱連通，一級(jí)反滲透膜的濃水出口和濃水箱之間設(shè)置第三管道并經(jīng)該第三管道連通，第三管道的管路上設(shè)置有一級(jí)陰陽離子混床樹脂過濾柱。
上述第一個(gè)實(shí)用新型可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水中溶解態(tài)有機(jī)物的富集和分離，但只限于對(duì)有機(jī)物的分離，且自動(dòng)化程度不高，步驟繁瑣，操作不方便且不能獲取高濃度的有機(jī)質(zhì)；另外，首先上述實(shí)用新型專利只適用于污水及廢水中有機(jī)物的分離，對(duì)于淡水或海水是完全不適用的；其次，上述實(shí)用新型專利公開的系統(tǒng)中不存在納濾滲透過程，導(dǎo)致有機(jī)物的分離效率較低；再次，國際腐殖酸協(xié)會(huì)(IHSS)通用的有機(jī)質(zhì)分為腐殖酸和富里酸，不存在本實(shí)用新型中公開的親水酸性、親水中性、親水堿性、疏水堿性、疏水酸性、疏水中性等組分，且上述幾種組分與本發(fā)明保護(hù)的有機(jī)質(zhì)的組分不同。
第二個(gè)實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)通過陰陽離子交換混床過濾柱去除水中的陰離子、陽離子，能夠滿足紅外、核磁等有機(jī)物組成解析的需要；但是也存在如下缺陷：①有機(jī)質(zhì)主要亞組分為大分子有機(jī)酸(如腐殖酸、富里酸約占50-90％)，在中性和近中性水體中絕大部分富里酸和腐殖酸電離為陰離子，該實(shí)用新型使用陰離子交換樹脂去除水體中陰離子的同時(shí)，會(huì)大量吸附有機(jī)質(zhì)，造成有機(jī)質(zhì)中酸性成分損失。同時(shí)有機(jī)質(zhì)中的類蛋白類有機(jī)質(zhì)為兩性物質(zhì)，在水體中既可以電離為陰離子又可以電離為陽離子，該實(shí)用新型陰、陽離子混合交換樹脂會(huì)大量吸附類蛋白類有機(jī)質(zhì)，造成類蛋白類有機(jī)質(zhì)成分損失。②此實(shí)用新型專利只適用于淡水有機(jī)質(zhì)，而對(duì)于海水有機(jī)質(zhì)提取是不適用的，因?yàn)楹Ｋ泻写罅康拟c離子，反滲透極易引起氯化鈉的結(jié)晶沉淀，損害設(shè)備的運(yùn)行；③此實(shí)用新型專利采用陰陽離子混床樹脂過濾柱去除水中鈣離子、鎂離子、氯離子、硫酸根離子等，而不是采用國際通用的XAD樹脂進(jìn)行吸附收集有機(jī)質(zhì)，這種方式收集的有機(jī)質(zhì)的濃度比較低，不能滿足實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)高濃度有機(jī)質(zhì)的需求。因此，該實(shí)用新型在設(shè)計(jì)過程中存在一定的缺陷，使占有機(jī)質(zhì)主要亞組分的大分子有機(jī)酸及類蛋白類有機(jī)質(zhì)丟失。因此，該實(shí)用新型不能提取全部水體全部有機(jī)質(zhì)組分，另外，此實(shí)用新型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能實(shí)現(xiàn)有效的自動(dòng)化控制，可實(shí)施性不佳。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了獲取一定濃度的淡水有機(jī)質(zhì)提取液，并獲取高純度有機(jī)質(zhì)固體，本發(fā)明提供了一種反滲透與樹脂聯(lián)用提取淡水有機(jī)質(zhì)的設(shè)備，可以有效方便地提取原水中的淡水有機(jī)質(zhì)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種反滲透與樹脂聯(lián)用提取淡水有機(jī)質(zhì)的設(shè)備，包括原水供給單元、預(yù)處理單元、反滲透濃縮單元、酸堿度調(diào)節(jié)單元、成品液提取單元、水箱和總控制系統(tǒng)；
所述成品液提取單元包括吸附富集裝置、淋洗裝置和加藥裝置，所述吸附富集裝置的入口與水箱連接，淋洗裝置的出口、加藥裝置的出口與吸附富集裝置的入口連接，吸附富集裝置的底部設(shè)有液體排出開關(guān)；
所述吸附富集裝置包括吸附柱和填料，所述填料設(shè)于所述吸附柱內(nèi)，所述填料為XAD-8樹脂、DAX-8樹脂和XAD-7樹脂中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述水箱采用耐酸材料，其上面設(shè)有密封蓋，下端為漏斗形狀，其內(nèi)設(shè)有攪拌器、液位傳感器和pH傳感器；所述密封蓋的端面設(shè)有至少5個(gè)通孔；所述水箱與所述吸附富集裝置之間的管道深入水箱中，管道頂部為密封結(jié)構(gòu)，管道壁設(shè)有多個(gè)孔徑為50μm的孔，孔的最低高度控制在水箱高度的1/100-1/10處，所述伸入水箱管道外設(shè)有過濾罩，所述過濾罩的孔徑為100μm。
優(yōu)選地，原水供給單元采用自吸泵供水，原水主要為江河湖泊及地下水等淡水水體，原水水質(zhì)的濁度在1000NTU之內(nèi)，溶解有機(jī)碳的取值在1000mg/l之內(nèi)，電導(dǎo)率取值在30000μS/cm之內(nèi)；自吸泵的前端設(shè)有過濾袋，所述過濾袋的孔徑為10μm。
優(yōu)選地，所述預(yù)處理單元包括一級(jí)精密微濾過濾器、二級(jí)精密微濾過濾器和三級(jí)精密微濾過濾器，一級(jí)精密微過濾器中精密濾芯的孔徑為5μm，二級(jí)精密微過濾器中精密濾芯的孔徑為1μm，三級(jí)精密微濾過濾器中精密濾芯的孔徑為0.45μm；所述一級(jí)精密微濾過濾器的入口與自吸泵的出口連接，一級(jí)精密微濾過濾器的出口與二級(jí)精密微濾過濾器的入口連接，二級(jí)精密微濾過濾器的出口與三級(jí)精密微濾過濾器的入口連接，三級(jí)精密微濾過濾器的出口與水箱連接。
優(yōu)選地，一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)精密濾芯均采用聚丙烯濾芯，精密濾芯需要及時(shí)更換，可以避免堵塞和過多污染物聚集滋生微生物。
優(yōu)選地，所述反滲透濃縮單元包括反滲透單元、高壓泵及第一電導(dǎo)率探頭和第二電導(dǎo)率探頭；其中反滲透單元包括反滲透膜和不銹鋼膜殼，所述反滲透膜的孔徑取值為0.1nm；
所述離子交換裝置包括吸附柱和填料，所述填料設(shè)于所述吸附柱內(nèi)，所述填料為氫型陽離子交換樹脂；
所述第一電導(dǎo)率探頭設(shè)于所述反滲透單元濃水出口與離子交換裝置之間，第二電導(dǎo)率探頭設(shè)于反滲透單元的純水出口與淋洗裝置之間；通過對(duì)比兩個(gè)電導(dǎo)率探頭檢測數(shù)值，可以判斷反滲透膜工作狀態(tài)是否良好；
優(yōu)選地，所述反滲透單元設(shè)有液體進(jìn)口，濃水出口和純水出口；所述液體進(jìn)口通過高壓泵與水箱連接，所述濃水出口與所述離子交換裝置的入口連接，所述離子交換裝置的出口與水箱連接；
所述純水出口與淋洗裝置的入口連接，所述淋洗裝置的出口與吸附富集裝置的入口連接；所述淋洗裝置上端設(shè)有排水口，用于排放過量純水。
優(yōu)選地，所述反滲透單元濃水和純水出口均設(shè)有安保閥，原水濃縮過程中，所述反滲透單元純水和濃水電導(dǎo)率差異小于預(yù)設(shè)值時(shí)，所述安保閥開啟，說明此時(shí)系統(tǒng)無法進(jìn)行反滲透濃縮。
優(yōu)選地，所述酸堿度調(diào)節(jié)單元中包括pH傳感器、攪拌器、計(jì)量加藥泵、第一酸液藥劑箱和第二酸液藥劑箱；所述pH傳感器設(shè)于水箱中，所述第一酸液藥劑箱和第二酸液藥劑箱并列布置；所述計(jì)量加藥泵設(shè)于第一酸液藥劑箱、第二酸液藥劑箱與水箱之間，計(jì)量加藥泵的入口分別與第一酸液藥劑箱的出口、第二酸液藥劑箱的出口連接，計(jì)量加藥泵的出口與水箱連接。
優(yōu)選地，所述總控制系統(tǒng)包括控制單元和觸屏器，所述可控制單元與觸屏器連接，所述可控制單元與自吸泵、液位傳感器、pH傳感器、計(jì)量加藥泵和高壓泵連接；所述pH傳感器設(shè)有升降臺(tái)，必要時(shí)可將pH傳感器升至水箱外。
優(yōu)選地，所述水箱中設(shè)有液位傳感器，其水位高度控制在水箱高度的1/5-4/5。
本發(fā)明還提供了一種利用所述一種反滲透與樹脂聯(lián)用提取淡水有機(jī)質(zhì)的設(shè)備使用的方法，其包括如下步驟：
(1)啟動(dòng)總控制系統(tǒng)的總電源啟動(dòng)按鈕；
(2)啟動(dòng)自吸泵啟動(dòng)按鈕，自吸泵通過管道吸取原水，經(jīng)過自吸泵前端過濾袋初步過濾后的原水，通過自吸泵的增壓進(jìn)入預(yù)處理單元中的一級(jí)精密微濾過濾器對(duì)原水進(jìn)行一次過濾，經(jīng)一次過濾后的原水進(jìn)入二級(jí)精密微濾過濾器進(jìn)行二次過濾，經(jīng)二次過濾后的原水進(jìn)入三級(jí)精密微濾過濾器進(jìn)行三次過濾；過濾后的原水通過管道進(jìn)入水箱；
(3)水箱中的原水經(jīng)高壓泵增壓通過管道進(jìn)入到反滲透濃縮單元，反滲透膜可截留原水中的可溶無機(jī)鹽和淡水有機(jī)質(zhì)，得到純水和濃水；經(jīng)過反滲透膜的純水直接排放到淋洗裝置中進(jìn)行存儲(chǔ)，多余的純水通過淋洗裝置上端排水口排放；濃水經(jīng)氫型陽離子樹脂離子交換后循環(huán)進(jìn)入水箱，當(dāng)位于水箱中的溶解有機(jī)碳在線測定裝置測定的溶解有機(jī)碳含量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，停止?jié)饪s；反滲透膜將江河湖泊及地下水等淡水水體分離為純水和濃水，純水比越高，濃水含鹽率和有機(jī)質(zhì)濃度越高，但過高的純水比例對(duì)反滲透膜造成傷害，因此，反滲透膜排出的純水量與排出的濃水量的比值為1:9-9:1，優(yōu)選為1:2-2:1；
(4)啟動(dòng)酸堿度調(diào)節(jié)單元，計(jì)量加藥泵接收pH傳感器信號(hào)啟動(dòng)酸液加入程序，通過第一通道從第一酸液藥劑箱抽取酸液通過第一耐酸管道向水箱中注入非氧化性酸液，同時(shí)水箱中攪拌馬達(dá)啟動(dòng)，使得酸液和濃水均勻混合，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的pH值，計(jì)量加藥泵第一通道加酸液程序停止工作，pH傳感器升降臺(tái)升起pH傳感器探頭；
計(jì)量加藥泵通過第二通道從第二酸液藥劑箱中抽提氫氟酸，通過第二耐酸管道向水箱中注入氫氟酸，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的氫氟酸濃度，計(jì)量加藥泵和水箱攪拌馬達(dá)停止工作；
(5)完成pH值調(diào)節(jié)和氫氟酸加入，并靜置24h后的濃水通過管道流經(jīng)吸附富集裝置，廢液經(jīng)液體排出開關(guān)排出，完成吸附；
吸附完成后，打開淋洗裝置和吸附富集裝置之間的閥門，淋洗裝置中的純水通過管道沖洗吸附富集裝置，沖洗液通過液體排出開關(guān)排出；
完成吸附富集裝置的沖洗后，打開加藥裝置和吸附富集裝置之間的閥門，加藥裝置通過耐有機(jī)管道向吸附富集裝置中注入非極性有機(jī)溶劑，被樹脂吸附的淡水有機(jī)質(zhì)在非極性有機(jī)溶劑的作用下發(fā)生解吸，收集流出液標(biāo)記為吸附富集裝置淋洗液；
淡水有機(jī)質(zhì)吸附富集裝置淋洗液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，氮吹或自然揮發(fā)獲取淡水有機(jī)質(zhì)固體粉末。
優(yōu)選地，反滲透單元純水的排出管道上設(shè)有調(diào)速閥，所述反滲透單元濃水排出管道上設(shè)有調(diào)速閥，反滲透膜排出的純水量與排出的濃水量的比值為1:9-9:1。
優(yōu)選地，反滲透膜不可干燥存儲(chǔ)，必須保證不銹鋼膜殼中有水，若設(shè)備因故閑置超過70h，應(yīng)將反滲透膜浸泡于干凈的水中，若長期閑置須按反滲透膜要求存儲(chǔ)方式封存。
優(yōu)選地，總控制系統(tǒng)采用低壓配電，供配電設(shè)備的電壓等級(jí)為220VAC，且設(shè)低壓配電柜，向工藝系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備供電；控制系統(tǒng)中的電源開關(guān)與電控柜門聯(lián)鎖保護(hù)，可以達(dá)到防塵、散熱快且易于安裝的效果。
優(yōu)選地，所述第一耐酸管道要求能承受10mol/L的非氧化性酸；所述第二耐酸管道要求能承受6mol/L的氫氟酸；所述水箱要求能承受1mol/L強(qiáng)酸和0.5mol/L氫氟酸；所述加藥裝置和耐有機(jī)管道中的非極性有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇或其混合物，所述水箱pH的預(yù)設(shè)值為0.5-3。
優(yōu)選地，所述高壓泵的前端設(shè)有壓力表和安保閥，原水濃縮過程中，所述高壓泵前壓力大于預(yù)設(shè)值時(shí)，所述安保閥開啟，避免高壓泵損壞和管道爆裂現(xiàn)象。
優(yōu)選地，所述自吸泵的前端設(shè)有安全閥，所述水箱中設(shè)有液位傳感器，其水位在水箱4/5水箱體積時(shí)，所述安全閥開啟，自吸泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，避免水箱水位過高。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：
(1)本發(fā)明提供一種反滲透與樹脂聯(lián)用提取淡水有機(jī)質(zhì)的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，可以方便有效地提取淡水有機(jī)質(zhì)，獲取所需濃度的提取液和固體粉末；
(2)本發(fā)明中的一級(jí)精密濾芯孔徑設(shè)置為5μm，二級(jí)精密濾芯孔徑為1μm，三級(jí)精密濾芯孔徑為0.45μm，更有效地濾除了水中較大顆粒的懸浮物等雜質(zhì)，更好地避免了顆粒雜物對(duì)膜造成的劃傷、堵塞和高壓沖擊；
(3)反滲透濃縮單元中離子交換裝置中的填料為氫型陽離子交換樹脂，反滲透濃縮過程中，水體中金屬離子等陽離子同時(shí)被濃縮，氫型陽離子交換樹脂可以在反滲透濃縮過程中有效去除濃水中金屬離子等陽離子，有效防止原水濃縮過程中可能的絮凝和沉淀；
(4)酸堿度調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)pH值的整個(gè)過程是全自動(dòng)的，節(jié)省了勞動(dòng)力，降低了生產(chǎn)成本，調(diào)制的pH值的準(zhǔn)確率比較高；
(5)反滲透單元中排出的純水量與排出的濃水量的比值優(yōu)選為2:1-1:2，進(jìn)而可以避免純水流出量過大或過小對(duì)膜造成的傷害或設(shè)備效率降低；
(6)成品液提取單元中吸附富集裝置中的填料采用XAD-8樹脂、DAX-8樹脂和XAD-7樹脂的一種或多種可以效地富集濃水中的淡水有機(jī)質(zhì)，去除對(duì)濃水中的雜質(zhì)，獲取濃度較高的淡水有機(jī)質(zhì)液體。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一種反滲透與樹脂聯(lián)用提取淡水有機(jī)質(zhì)的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作詳細(xì)的說明。
參圖1所示，圖1是本發(fā)明一種反滲透與樹脂聯(lián)用提取淡水有機(jī)質(zhì)的設(shè)備的工藝流程圖。本發(fā)明提供的有機(jī)質(zhì)提純裝置，包括原水供給單元、預(yù)處理單元、反滲透濃縮單元、酸堿度調(diào)節(jié)單元、成品液提取單元、水箱10和總控制系統(tǒng)5；其中原水供給單元主要包括自吸泵1；預(yù)處理單元包括一級(jí)精密微濾過濾器2、二級(jí)精密微濾過濾器3、三級(jí)精密微濾過濾器4；反滲透濃縮單元包括反滲透單元12、離子交換裝置9、高壓泵11和溶解有機(jī)碳在線監(jiān)測設(shè)備，其中反滲透單元12包括反滲透膜和不銹鋼膜殼；酸堿度調(diào)節(jié)單元包括pH傳感器、計(jì)量加藥泵6、第一酸液藥劑箱7和第二酸液藥劑箱8；成品液提取單元包括淋洗裝置15、加藥裝置16和吸附富集裝置17；總控制系統(tǒng)5主要采用自動(dòng)控制，其中的集控操作在控制柜中統(tǒng)一進(jìn)行，可使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制操作和手動(dòng)操作。
其中，一級(jí)精密微過濾器2的入口與自吸泵1的出口連接，一級(jí)精密微過濾器2的出口與二級(jí)精密微過濾器3的入口連接，二級(jí)精密微過濾器3的出口與三級(jí)精密微過濾器4的入口連接，三級(jí)精密微過濾器4的出口與水箱10連接；pH傳感器位于水箱10中，第一酸液藥劑箱7和第二酸液藥劑箱8并列布置，劑量加藥泵6設(shè)于水箱10與第一酸液藥劑箱7、第二酸液藥劑箱8之間，計(jì)量加藥泵6的入口與第一酸液藥劑箱7的出口、第二酸液藥劑箱8的出口連接，計(jì)量加藥泵6的出口與水箱10連接；反滲透單元12設(shè)有液體進(jìn)口，濃水出口和純水出口；液體進(jìn)口通過高壓泵11與水箱10連接，濃水出口經(jīng)離子交換裝置9與水箱10連接，純水出口與淋洗裝置15連接，淋洗裝置15出口與吸附富集裝置17的入口連接；吸附富集裝置17的入口與水箱10連接，加藥裝置16的出口與吸附富集裝置76的入口連接；淋洗裝置15上端設(shè)有排水口，用于排放過量純水。
本發(fā)明提供的一種反滲透與樹脂聯(lián)用提取淡水有機(jī)質(zhì)的設(shè)備，最大純水產(chǎn)出率為0.2m3/h，其原水水源為江河湖泊及地下水等淡水水體，原水的水質(zhì)要求為水質(zhì)的濁度在1000NTU之內(nèi)，溶解有機(jī)碳的取值在1000mg/l之內(nèi)，電導(dǎo)率取值在30000μS/cm之內(nèi)。
總控制系統(tǒng)采用低壓配電，供配電設(shè)備的電壓等級(jí)為220VAC，且設(shè)低壓配電柜，向工藝系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備供電。另外，控制系統(tǒng)中配備獨(dú)立操作的控制柜，以及電器開關(guān)和電氣元件都集中在控制柜內(nèi)，電源開關(guān)與電控柜門聯(lián)鎖保護(hù)，可以達(dá)到防塵、散熱快且易于安裝的效果。
首先開啟總電源和啟動(dòng)按鈕，使整個(gè)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，自吸泵1通過管道吸取原水，原水通過位于自吸泵前端的過濾袋進(jìn)行初步過濾，過濾袋的孔徑為10μm，經(jīng)過初步過濾的原水通過自吸泵的增壓進(jìn)入預(yù)處理單元中的一級(jí)精密微濾過濾器2對(duì)原水進(jìn)行一次過濾，經(jīng)一次過濾后的原水進(jìn)入二級(jí)精密微濾過濾器3進(jìn)行二次過濾，經(jīng)二次過濾后的原水進(jìn)入三級(jí)精密微濾過濾器4進(jìn)行三次過濾，其中一級(jí)精密微濾過濾器2中的濾芯孔徑為5μm，二級(jí)精密微濾過濾器3中的濾芯孔徑為1μm，三級(jí)精密微濾過濾器4中的濾芯孔徑為0.45μm，由于淡水水體中顆粒懸浮物較多，三級(jí)精密微濾過濾器串聯(lián)，及此種濾芯孔徑設(shè)置可以更好地濾除水中較大顆粒懸浮物等雜質(zhì)，提高水質(zhì)，更有效地避免顆粒物雜質(zhì)對(duì)膜造成的劃傷、堵塞和高壓沖擊。另外，精密濾芯需要及時(shí)更換，避免堵塞和過多污染物集聚滋生微生物。
經(jīng)過三級(jí)精密過濾裝置過濾后的原水通過連接管道進(jìn)入水箱10，水箱10中的液位傳感器對(duì)水箱中的水位進(jìn)行檢測，當(dāng)水位達(dá)到水箱體積的4/5時(shí)，液位傳感器向總控制系統(tǒng)發(fā)送液位信號(hào)，總控制系統(tǒng)接收液位信號(hào)后，向自吸泵1發(fā)送控制信號(hào)，使其停止工作，即停止向水箱中注水。
水箱中的原水經(jīng)過高壓泵11加壓進(jìn)入反滲透單元12中的反滲透膜，反滲透膜可將地表水、地下水和自來水等淡水中可溶性鹽和有機(jī)質(zhì)分子截留在濃水中；其對(duì)溶解態(tài)鈉離子的脫除率在96％左右，最高可達(dá)到98％；經(jīng)反滲透膜的純水直接排放到淋洗裝置15中儲(chǔ)存，在反滲透單元12與淋洗裝置15連接管道上設(shè)有調(diào)速閥，可以調(diào)節(jié)純水流出反滲透膜的速度，其速度調(diào)節(jié)范圍為0-200L/h；待系統(tǒng)工作完畢后，可用淋洗裝置15中的純水對(duì)反滲透膜沖刷清洗；經(jīng)反滲透膜分離的濃水經(jīng)過離子交換裝置9吸附去除陽離子后回流到水箱10中，在反滲透單元12與水箱10連接管道上設(shè)有調(diào)速閥，可以調(diào)節(jié)濃水流出反滲透膜的速度，其速度調(diào)節(jié)范圍為0-200L/h；純水流出反滲透膜的速度和濃水流出反滲透膜的速度取值設(shè)置在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，使反滲透膜排出的純水量與排出的濃水量的比值為1:9-9:1，進(jìn)而可以避免因純水流出的速度過快或過慢對(duì)反滲透膜造成的傷害或設(shè)備效率降低。濃水進(jìn)入水箱可以循環(huán)濃縮，如此反復(fù)，原水箱中的水越來越少，含鹽量和有機(jī)質(zhì)含量的濃度越來越高，當(dāng)水箱中的溶解有機(jī)碳在線測定裝置測定的溶解有機(jī)碳含量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，停止?jié)饪s，關(guān)閉濃縮系統(tǒng)。
所述離子交換裝置包括吸附柱和填料，所述填料設(shè)于所述吸附柱內(nèi)，所述填料為氫型陽離子交換樹脂。
在原水濃縮的過程中，盡量避免濃縮比過高，濃縮比越高，反滲透膜附近含鹽率和有機(jī)質(zhì)濃度過高，會(huì)對(duì)反滲透膜造成傷害，因此，將濃水中有機(jī)質(zhì)含量控制在10000mg/L以下。反滲透濃縮單元濃水出口與離子交換裝置之間設(shè)有第一電導(dǎo)率探頭13，反滲透單元與淋洗裝置15之間處設(shè)有第二電導(dǎo)率探頭14，通過對(duì)比第一電導(dǎo)率探頭13與第二電導(dǎo)率探頭14檢測的數(shù)值，可以判斷反滲透膜是否滲漏；即如果第一電導(dǎo)率探頭13與第二電導(dǎo)率探頭14檢測的數(shù)值相等，可以判定反滲透膜出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。反滲透單元濃水和純水的出口處還設(shè)有安保閥，在原水濃縮過程中，反滲透單元濃水和純水的電導(dǎo)率差異小于預(yù)設(shè)值時(shí)，安保閥開啟，此時(shí)系統(tǒng)停止運(yùn)行。
高壓泵11的前端設(shè)有安保閥，在濃縮的過程中，當(dāng)水位低于水箱的1/5時(shí)，安保閥開啟，高壓泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，由此可以避免高壓泵空轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)致高壓泵燒毀的現(xiàn)象；高壓泵的前端還設(shè)有壓力表，當(dāng)高壓泵前的壓力大于預(yù)設(shè)值時(shí)，安保閥開啟，可以避免高壓泵損壞和管道爆裂現(xiàn)象。
反滲透濃縮單元中離子交換裝置9中的填料為氫型陽離子交換樹脂，可以在反滲透濃縮過程中有效去除濃水中金屬離子等陽離子，有效防止原水濃縮過程中在水箱10及管道中可能的絮凝和沉淀；離子交換裝置9中的氫型陽離子交換樹脂應(yīng)保證足夠量或及時(shí)活化；
原水濃縮結(jié)束后，啟動(dòng)酸堿度調(diào)節(jié)單元。在總控制系統(tǒng)5中設(shè)置所需的pH值，其設(shè)定的pH值為0.5-3，pH傳感器將pH值信號(hào)傳遞給計(jì)量加藥泵6，計(jì)量加藥泵啟動(dòng)酸液加入程序，通過第一通道從第一酸液藥劑箱7抽取酸液通過第一耐酸管道向水箱中注入非氧化性酸液，同時(shí)水箱10中的攪拌馬達(dá)啟動(dòng)，使得酸液和濃水均勻混合，進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，直到pH值達(dá)到預(yù)先設(shè)置的值，計(jì)量加藥泵第一通道加酸液程序停止工作，pH傳感器升降臺(tái)升起pH傳感器探頭；計(jì)量加藥泵通過第二通道從第二酸液藥劑箱8中抽取氫氟酸，通過第二耐酸管道向水箱9中注入氫氟酸，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的氫氟酸濃度，計(jì)量加藥泵停止工作。
整個(gè)pH值調(diào)節(jié)的過程為全自動(dòng)的，節(jié)省了勞動(dòng)力，降低了生產(chǎn)成本，并且調(diào)制的pH值的精確度比較高，配制的過程效率也較高。在pH調(diào)節(jié)過程中，開啟攪拌器馬達(dá)使攪拌器攪拌水箱10中的水，使得流入其中的酸液藥劑均勻溶入水中，可避免局部的酸液濃度偏高或偏低。
由于水箱10采用耐酸材料，且其上面設(shè)有密封蓋，密封蓋的端面設(shè)有至少5個(gè)通孔；下端為漏斗形狀，有利于濃水的輸出；其內(nèi)設(shè)有攪拌器和pH傳感器；pH傳感器設(shè)有升降臺(tái)，pH值調(diào)節(jié)完成后，升降臺(tái)可將pH傳感器升至水面之上；
水箱與吸附富集裝置17之間的管道深入水箱中，管道頂部為密封結(jié)構(gòu)，管道壁設(shè)有多個(gè)孔徑為50μm的孔，孔的最低高度控制在水箱高度的1/100-1/10處，所述伸入水箱管道外設(shè)有過濾罩，所述過濾罩的孔徑為100μm；更有利于隔離濃水中的雜質(zhì)。
完成pH值調(diào)節(jié)和氫氟酸加入，并靜置24h后，打開水箱10的出口閥門，水箱中的濃水流經(jīng)吸附富集裝置17，吸附富集裝置17中的填料對(duì)濃水中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行吸附；吸附完成后，打開淋洗裝置15和吸附富集裝置17之間的閥門，淋洗裝置14中的純水通過管道沖洗吸附富集裝置17，沖洗液通過液體排出開關(guān)排出；
完成吸附富集裝置17的沖洗后，打開加藥裝置16和吸附富集裝置17之間的閥門，加藥裝置16通過耐有機(jī)管道向吸附富集裝置17中注入非極性有機(jī)溶劑，被樹脂吸附的淡水有機(jī)質(zhì)在非極性有機(jī)溶劑的作用下發(fā)生解吸，收集流出液標(biāo)記為吸附富集裝置淋洗液；
淡水有機(jī)質(zhì)吸附富集裝置淋洗液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，氮吹或自然揮發(fā)獲取淡水有機(jī)質(zhì)固體粉末。
吸附富集裝置17包括吸附柱和填料，其中填料設(shè)于吸附柱的內(nèi)，采用的是XAD-8樹脂、DAX-8樹脂和XAD-7樹脂的一種或多種，可以吸附腐殖酸、富里酸等淡水有機(jī)質(zhì)成分，獲取濃度較高的有機(jī)質(zhì)液體。
完成一個(gè)工作循環(huán)后，重新啟動(dòng)自吸泵，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)水體有機(jī)質(zhì)含量較低時(shí)，可以通過自吸泵1多次進(jìn)水，使得水箱10中濃水溶解有機(jī)碳濃度達(dá)到預(yù)設(shè)值，再進(jìn)行下一步酸堿度調(diào)節(jié)。
有機(jī)質(zhì)提取結(jié)束后，關(guān)閉水箱的排水口，將儲(chǔ)存在淋洗裝置15中的純水倒入水箱，啟動(dòng)濃縮，將濃水閥開到最大，利用純水對(duì)膜的沖刷實(shí)現(xiàn)反滲透膜的清洗。反滲透膜嚴(yán)禁干燥儲(chǔ)存，必須保證膜殼中有水，若因故超過70h不使用，應(yīng)將反滲透膜浸泡于干凈的水中，若長期閑置須按反滲透膜要求存儲(chǔ)方式封存。淡水水體有機(jī)質(zhì)提取中所得純水儲(chǔ)存于淋洗裝置15，為反滲透膜沖洗提供用水，成功解決了野外純水難于獲取的實(shí)際問題。
上文所述的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并不是用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，在所述技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出的各種變化均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。