专利名称：：电凝聚法海水预处理的制作方法
技术领域：
：本发明属于海水淡化预处理
技术领域：
，特别设计了一种采用电凝聚的方法预处理海水。技术背景人类在21世纪面临严重的淡水紧缺问题，水资源缺乏已成为关系到贫穷、可持续发展乃至世界和平与安全的重大问题。因此海水淡化越来越受到重视，利用海水淡化技术从海水中制取饮用水，己成为人们取得淡水的一种重要手段。目前世界上采用的主要的海水淡化方法，包括多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)、反渗透(RO)中，RO技术因其具有投资少、操作方便、建设期短、占地面积小等优点而得到较为广泛的应用，按现有的统计结果发现RO法在海水淡化技术中占有的比例有逐年增加的趋势，21世纪的海水淡化市场中海水反渗透(SWRO)将是主要的海水淡化方法。然而，要保证反渗透装置能够长期稳定地运行，给水预处理是至关重要的。海水预处理中的凝聚是指混凝剂或絮凝剂与水相混合并使胶体脱稳、絮凝的过程，目的在于改变原海水中的胶体、悬浮物、溶解物、细菌、以及其它微生物等的存在性质和状态，即结合生成大的可以经过沉淀、过滤去除的颗粒，以达到海水处理的目的。常用的混凝剂有硫酸铝(Al2(S。4)3'14H20)、聚合氯化铝([Al2(OH)n(Cl)6.n])、三氯化铁(FeCl36H20)和硫酸亚铁(FeS047H20)等。电化学技术作为一种对各种废水处理适应性强、高效、无二次污染的处理方法，已被广泛应用于工业废水和生活废水的处理当中。早在1887年，电化学工艺就已经用于给水和废水处理。到1963年，美国人用电凝聚法处理市政污水。1974年，有人采用电凝聚法处理食品废水，1984年，挪成人研究了饮用水的电凝聚处理，即由电解产生的离子引起混凝(电凝聚法)，随后经过滤生产饮用水，成为区别于传统混凝工艺的水处理方法。他们研究了电流密度和铝用量的关系、处理后水中剩余铝的浓度以及对腐殖质的去除效果，指出电凝聚适用于小型水处理厂。迄今为止，电凝聚经过半个世纪的研究，已发展成为值得注意和信赖的新的水处理工艺。
发明内容电凝聚又称电絮凝，就是在外电压作用下，利用铁或铝等可溶性阳极产生大量阳离子，对原海水进行凝聚沉淀。将金属电极(如铁)置于被处理的海水中，然后通以直流电，此时金属阳极发生氧化反应产生的铁离子在水中水解、聚合，生成一系列多核水解产物而起凝聚作用，其过程和机理与化学混凝法基本相同。阳极氧化Fe—Fe2++2eFe—Fe3++3e阴极还原2H20+2e—H2+20H-总反应为Fe+2H20—Fe(OH)2+H24Fe+10H2O+02—4Fe(OH)3+4H2同时，在电凝聚器中阴极上产生的新生态的氢，其还原能力很强，可与海水中的污染物起还原反应，或生成氢气。在阳极上也可能有氧气放出，氢气和氧气以微气泡的形式出现，在水处理过程中与悬浮颗粒接触可获得良好的粘附性能，从而提高海水预处理效率。此外，在电流的作用下，废水中的部分有机物可能分解为低分子有机物，还有可能直接被氧化为C02和H20而不产生污泥。未被彻底氧化的有机物部分还可和悬浮固体颗粒被Al(OH)3吸附凝聚并在氢气和氧气带动下上浮分离。总之，电凝聚法预处理原海水是多种过程的协同作用，污染物在这些作用下易被除去。本法对海水进行预处理主要包括以下步骤(1)药品投加向海水中直接投加聚丙烯酰胺(PAM)l~2mg/L;(2)电解反应铝片或铁片平行放置作为电极，采取单极式连接，通电同时加以搅拌；(3)静置沉降静置0.5小时，上层清液即为经预处理后的海水，下层是氢氧化铁或氢氧化铝絮凝体，此絮凝体凝聚了海水中的悬浮物、微生物、有机质等，从而达到降低海水的浊度、污泥密度指数(SDI)、化学耗氧量(COD)以及微生物含量等目的。在上述的电凝聚海水预处理的方法中，处理后的海水可用于海水淡化、海水直接利用以及相关的制盐行业。图1是本发明电凝聚法海水预处理电解反应装置。1、晶体稳流器2、磁力搅拌器3、铁架台4、电极5、烧杯6、磁子7、导线具体实施方案本实施便于工作中所应用的海水为模拟海水，水体浊度40.0NTU60.0NTU，因此在采用反渗透膜进行淡化处理时，需要把浊度等降低，防止堵塞反渗透膜，造成膜的频繁更换而影响海水淡化的正常运行。基于此因，本发明所提供的海水淡化的预处理方法及其装置尤为重要。本实施方案系统考察了电解时间、电流、pH值、板间距离等因素对电凝聚的影响，找到了最优的反应条件。从中得出了电凝聚工艺的优点，即电凝聚工艺相对其他工艺有适应性强、处理效果好、设备简单、操作方便等优点,且不用添加任何化学药剂，耗能小。实例一取原海水水水样4份(浊度为45.2NTU)，每份为500mL，分别在电流为0.25A、0.50A、0.75A、l.OOA的条件下电解20min，(pH均为8.29)，反应结束后取上清液测其浊度、SDI值并计算浊度去除率。试验结果如表1所示。表l电流强度对反渗透海水预处理效果的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从表1可看出，电流强度为l.OOA时对海水的除浊效果较好。实例二取原海水水样6份(浊度为46.7NTU)，水量同前，调其pH分别为4、6、7、8、10、12，在电流为0.5A、转速为中速的条件下反应20min，反应结束后取上清液，测其浊度、SDI值并计算其浊度去除率。试验结果如表2所示。表2pH值对反渗透海水预处理效果的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从表2可看出，pH值为7左右时对海水的除浊效果较好。实例三试验试图通过加入助凝剂来縮短电解时间，从而降低电耗。分别选用聚丙烯酰胺PAM、阳离子型PAM为助凝剂，试验结果如表3所示。原海水浊度46.7NTU。表3助凝剂对反渗透海水预处理效果的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从表3可看出，加PAM对海水的除浊效果较好。实例四取原海水水水样7份(浊度为48.7NTU)，水量同前分别在电解时间为lmin、5min、10min、20min、30min、40min的条件下进行试验，(pH均为8.29)，反应结束后取上清液测其浊度、SDI值并计算浊度去除率。试验结果如表所示。表4电解时<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>浊度去除率/%87.1795.0597.5898.2399.1299.67从表4可看出，电解时间为40分钟时对海水的除浊效果较好。实例五取原海水水水样4份(浊度50!5NTU)，水量同前，分别在极距为0.5cm、lcm、2cm、3cm的条件下进行试验，(pH均为8.29)，反应结束后取上清液测其浊度、SDI值并计算浊度去除率。试验结果如表所示。表5极距对反渗透海水预处理效果的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从表5可看出，极距为0.5cm时对海水的除浊效果较好。权利要求1、电凝聚法是一种海水淡化预处理的新方法，其特征包括以下步骤(1)药品投加向海水中直接投加聚丙烯酰胺(PAM)1～2mg/L；(2)电解反应铝片或铁片平行放置作为电极，采取单极式连接，通电同时加以搅拌；(3)静置沉降静置0.5小时，上层清液即为经预处理后的海水。2、如权利l所述的电凝聚对海水预处理的方法，其特征在于所用的助凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)，加入量为l~2mg/L;3、如权利l所述的电凝聚对海水预处理的方法，其特征在于所用电极为高纯度的铝或铁片，采取单极式连接；4、如权利l所述的电凝聚对海水预处理的方法，其特征在于所用搅拌为磁力搅拌，搅拌速度为20~200r/min;5、如权利l、2、3、4所述，预处理后的海水可用于海水淡化、海水直接利用以及相关的制盐行业。全文摘要一种全新的反渗透海水淡化预处理方法，即电凝聚法。在通直流电的情况下，以高纯度铝板或铁板为电极，对海水进行直接电解，电解反应中所产生的氢氧化铝或氢氧化铁絮凝体对海水中的悬浮物、微生物、有机质等发生凝聚反应，从而达到降低海水的浊度、污泥密度指数(SDI)、化学耗氧量(COD)以及微生物含量等目的，同时可得到氢气。加入高效微量助凝剂，提高氢氧化物絮凝沉淀的速率。本发明方法新颖、工艺简单，反应条件温和易控制，海水的综合开发利用产生深远的影响，其理论和实践应用的意义重大，将为海水淡化技术带来革命性变化。文档编号C02F103/08GK101323469SQ200710057610公开日2008年12月17日申请日期2007年6月13日优先权日2007年6月13日发明者傅祎盛,波季,俊曾,衣守志,马颖颖申请人:天津科技大学