專利名稱：：電凝聚法海水預(yù)處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于海水淡化預(yù)處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別設(shè)計了一種采用電凝聚的方法預(yù)處理海水。技術(shù)背景人類在21世紀(jì)面臨嚴(yán)重的淡水緊缺問題，水資源缺乏已成為關(guān)系到貧窮、可持續(xù)發(fā)展乃至世界和平與安全的重大問題。因此海水淡化越來越受到重視，利用海水淡化技術(shù)從海水中制取飲用水，己成為人們?nèi)〉玫囊环N重要手段。目前世界上采用的主要的海水淡化方法，包括多級閃蒸(MSF)、多效蒸發(fā)(MED)、反滲透(RO)中，RO技術(shù)因其具有投資少、操作方便、建設(shè)期短、占地面積小等優(yōu)點而得到較為廣泛的應(yīng)用，按現(xiàn)有的統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)RO法在海水淡化技術(shù)中占有的比例有逐年增加的趨勢，21世紀(jì)的海水淡化市場中海水反滲透(SWRO)將是主要的海水淡化方法。然而，要保證反滲透裝置能夠長期穩(wěn)定地運行，給水預(yù)處理是至關(guān)重要的。海水預(yù)處理中的凝聚是指混凝劑或絮凝劑與水相混合并使膠體脫穩(wěn)、絮凝的過程，目的在于改變原海水中的膠體、懸浮物、溶解物、細(xì)菌、以及其它微生物等的存在性質(zhì)和狀態(tài)，即結(jié)合生成大的可以經(jīng)過沉淀、過濾去除的顆粒，以達(dá)到海水處理的目的。常用的混凝劑有硫酸鋁(Al2(S。4)3'14H20)、聚合氯化鋁([Al2(OH)n(Cl)6.n])、三氯化鐵(FeCl36H20)和硫酸亞鐵(FeS047H20)等。電化學(xué)技術(shù)作為一種對各種廢水處理適應(yīng)性強(qiáng)、高效、無二次污染的處理方法，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水和生活廢水的處理當(dāng)中。早在1887年，電化學(xué)工藝就已經(jīng)用于給水和廢水處理。到1963年，美國人用電凝聚法處理市政污水。1974年，有人采用電凝聚法處理食品廢水，1984年，挪成人研究了飲用水的電凝聚處理，即由電解產(chǎn)生的離子引起混凝(電凝聚法)，隨后經(jīng)過濾生產(chǎn)飲用水，成為區(qū)別于傳統(tǒng)混凝工藝的水處理方法。他們研究了電流密度和鋁用量的關(guān)系、處理后水中剩余鋁的濃度以及對腐殖質(zhì)的去除效果，指出電凝聚適用于小型水處理廠。迄今為止，電凝聚經(jīng)過半個世紀(jì)的研究，已發(fā)展成為值得注意和信賴的新的水處理工藝。
發(fā)明內(nèi)容電凝聚又稱電絮凝，就是在外電壓作用下，利用鐵或鋁等可溶性陽極產(chǎn)生大量陽離子，對原海水進(jìn)行凝聚沉淀。將金屬電極(如鐵)置于被處理的海水中，然后通以直流電，此時金屬陽極發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生的鐵離子在水中水解、聚合，生成一系列多核水解產(chǎn)物而起凝聚作用，其過程和機(jī)理與化學(xué)混凝法基本相同。陽極氧化Fe—Fe2++2eFe—Fe3++3e陰極還原2H20+2e—H2+20H-總反應(yīng)為Fe+2H20—Fe(OH)2+H24Fe+10H2O+02—4Fe(OH)3+4H2同時，在電凝聚器中陰極上產(chǎn)生的新生態(tài)的氫，其還原能力很強(qiáng)，可與海水中的污染物起還原反應(yīng)，或生成氫氣。在陽極上也可能有氧氣放出，氫氣和氧氣以微氣泡的形式出現(xiàn)，在水處理過程中與懸浮顆粒接觸可獲得良好的粘附性能，從而提高海水預(yù)處理效率。此外，在電流的作用下，廢水中的部分有機(jī)物可能分解為低分子有機(jī)物，還有可能直接被氧化為C02和H20而不產(chǎn)生污泥。未被徹底氧化的有機(jī)物部分還可和懸浮固體顆粒被Al(OH)3吸附凝聚并在氫氣和氧氣帶動下上浮分離?？傊?，電凝聚法預(yù)處理原海水是多種過程的協(xié)同作用，污染物在這些作用下易被除去。本法對海水進(jìn)行預(yù)處理主要包括以下步驟(1)藥品投加向海水中直接投加聚丙烯酰胺(PAM)l~2mg/L;(2)電解反應(yīng)鋁片或鐵片平行放置作為電極，采取單極式連接，通電同時加以攪拌；(3)靜置沉降靜置0.5小時，上層清液即為經(jīng)預(yù)處理后的海水，下層是氫氧化鐵或氫氧化鋁絮凝體，此絮凝體凝聚了海水中的懸浮物、微生物、有機(jī)質(zhì)等，從而達(dá)到降低海水的濁度、污泥密度指數(shù)(SDI)、化學(xué)耗氧量(COD)以及微生物含量等目的。在上述的電凝聚海水預(yù)處理的方法中，處理后的海水可用于海水淡化、海水直接利用以及相關(guān)的制鹽行業(yè)。圖1是本發(fā)明電凝聚法海水預(yù)處理電解反應(yīng)裝置。1、晶體穩(wěn)流器2、磁力攪拌器3、鐵架臺4、電極5、燒杯6、磁子7、導(dǎo)線具體實施方案本實施便于工作中所應(yīng)用的海水為模擬海水，水體濁度40.0NTU60.0NTU，因此在采用反滲透膜進(jìn)行淡化處理時，需要把濁度等降低，防止堵塞反滲透膜，造成膜的頻繁更換而影響海水淡化的正常運行?；诖艘?，本發(fā)明所提供的海水淡化的預(yù)處理方法及其裝置尤為重要。本實施方案系統(tǒng)考察了電解時間、電流、pH值、板間距離等因素對電凝聚的影響，找到了最優(yōu)的反應(yīng)條件。從中得出了電凝聚工藝的優(yōu)點，即電凝聚工藝相對其他工藝有適應(yīng)性強(qiáng)、處理效果好、設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點,且不用添加任何化學(xué)藥劑，耗能小。實例一取原海水水水樣4份(濁度為45.2NTU)，每份為500mL，分別在電流為0.25A、0.50A、0.75A、l.OOA的條件下電解20min，(pH均為8.29)，反應(yīng)結(jié)束后取上清液測其濁度、SDI值并計算濁度去除率。試驗結(jié)果如表1所示。表l電流強(qiáng)度對反滲透海水預(yù)處理效果的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>從表1可看出，電流強(qiáng)度為l.OOA時對海水的除濁效果較好。實例二取原海水水樣6份(濁度為46.7NTU)，水量同前，調(diào)其pH分別為4、6、7、8、10、12，在電流為0.5A、轉(zhuǎn)速為中速的條件下反應(yīng)20min，反應(yīng)結(jié)束后取上清液，測其濁度、SDI值并計算其濁度去除率。試驗結(jié)果如表2所示。表2pH值對反滲透海水預(yù)處理效果的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表2可看出，pH值為7左右時對海水的除濁效果較好。實例三試驗試圖通過加入助凝劑來縮短電解時間，從而降低電耗。分別選用聚丙烯酰胺PAM、陽離子型PAM為助凝劑，試驗結(jié)果如表3所示。原海水濁度46.7NTU。表3助凝劑對反滲透海水預(yù)處理效果的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表3可看出，加PAM對海水的除濁效果較好。實例四取原海水水水樣7份(濁度為48.7NTU)，水量同前分別在電解時間為lmin、5min、10min、20min、30min、40min的條件下進(jìn)行試驗，(pH均為8.29)，反應(yīng)結(jié)束后取上清液測其濁度、SDI值并計算濁度去除率。試驗結(jié)果如表所示。表4電解時<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>濁度去除率/%87.1795.0597.5898.2399.1299.67從表4可看出，電解時間為40分鐘時對海水的除濁效果較好。實例五取原海水水水樣4份(濁度50!5NTU)，水量同前，分別在極距為0.5cm、lcm、2cm、3cm的條件下進(jìn)行試驗，(pH均為8.29)，反應(yīng)結(jié)束后取上清液測其濁度、SDI值并計算濁度去除率。試驗結(jié)果如表所示。表5極距對反滲透海水預(yù)處理效果的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表5可看出，極距為0.5cm時對海水的除濁效果較好。權(quán)利要求1、電凝聚法是一種海水淡化預(yù)處理的新方法，其特征包括以下步驟(1)藥品投加向海水中直接投加聚丙烯酰胺(PAM)1～2mg/L；(2)電解反應(yīng)鋁片或鐵片平行放置作為電極，采取單極式連接，通電同時加以攪拌；(3)靜置沉降靜置0.5小時，上層清液即為經(jīng)預(yù)處理后的海水。2、如權(quán)利l所述的電凝聚對海水預(yù)處理的方法，其特征在于所用的助凝劑為聚丙烯酰胺(PAM)，加入量為l~2mg/L;3、如權(quán)利l所述的電凝聚對海水預(yù)處理的方法，其特征在于所用電極為高純度的鋁或鐵片，采取單極式連接；4、如權(quán)利l所述的電凝聚對海水預(yù)處理的方法，其特征在于所用攪拌為磁力攪拌，攪拌速度為20~200r/min;5、如權(quán)利l、2、3、4所述，預(yù)處理后的海水可用于海水淡化、海水直接利用以及相關(guān)的制鹽行業(yè)。全文摘要一種全新的反滲透海水淡化預(yù)處理方法，即電凝聚法。在通直流電的情況下，以高純度鋁板或鐵板為電極，對海水進(jìn)行直接電解，電解反應(yīng)中所產(chǎn)生的氫氧化鋁或氫氧化鐵絮凝體對海水中的懸浮物、微生物、有機(jī)質(zhì)等發(fā)生凝聚反應(yīng)，從而達(dá)到降低海水的濁度、污泥密度指數(shù)(SDI)、化學(xué)耗氧量(COD)以及微生物含量等目的，同時可得到氫氣。加入高效微量助凝劑，提高氫氧化物絮凝沉淀的速率。本發(fā)明方法新穎、工藝簡單，反應(yīng)條件溫和易控制，海水的綜合開發(fā)利用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，其理論和實踐應(yīng)用的意義重大，將為海水淡化技術(shù)帶來革命性變化。文檔編號C02F103/08GK101323469SQ200710057610公開日2008年12月17日申請日期2007年6月13日優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日發(fā)明者傅祎盛,波季,俊曾,衣守志,馬穎穎申請人:天津科技大學(xué)