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海水资源是水资源的重要组成部分,海水利用是解决我国沿海地区淡水资源短缺的重要途径。但是近年来我国近岸海水的水质污染日益严重,已严重影响到海水利用技术的发展。在此背景下,进行了电絮凝处理微污染海水的研究,为电絮凝技术处理微污染海水提供可行性数据。
实验发现在电絮凝处理海水过程中,有相对高的电流效率,电流密度对电流效率的影响要高于电极间距。电絮凝工艺对海水中总磷具有很好的去除效果,去除效率随着电流密度和电解时间的延长而增加;海水中总磷的去除速率与电解电流呈一级反应关系,采用铝电极除磷的效果优于铁电极,并得出电絮凝处理海水中总磷的动力学方程。
研究了电絮凝去除海水中CODMn的影响因素,延长通电时间和提高电流密度有利于CODMn的去除,实验中最佳工艺参数为:电流密度6 mA/cm2、通电时间10~15min;电絮凝去除海水中CODMn过程基本符合二级反应关系,在实验条件下其动力学方程为dC/dt=-4.284×10-3 I1.6593C2。
对海水中氨氮的电絮凝处理进行了研究和分析,由于海水电絮凝过程中产生的次氯酸不足以对氨氮进行有效氧化,电絮凝对氨氮的去除效果不明显,最高仅为26.3%,不能够单独依靠电絮凝进行微污染海水中氨氮的去除。
电絮凝实验中铝电极的综合处理效果要高于铁电极,最佳电解时间为15~20min,最佳电流密度为6mA/cm2,极板间距为5cm,在海水pH值为7~8之间电絮凝的处理效果最佳。电絮凝对水中总磷、CODMn、氨氮、细菌总数的最大去除率分别为95.7%、81.4%、19.4%和90.46%。
采用电絮凝+絮凝沉淀联合工艺,对微污染海水进行了动态实验,装置进水浊度为56.3NTU,出水浊度为5.7NTU,去除率89.9%:进水CODMn为2.35mg/L,出水CODMn为0.75mg/L,去除率68%;进水总磷为2.85mg/L,出水总磷为0.37mg/L,去除率87.0%;进水细菌总数490CFU/mL,出水小于30CFU/mL,去除率大于93.8%。
对电絮凝动态处理装置中电极钝化现象进行分析研究,由于海水中存在高浓度的Cl-和絮凝反应区的搅拌作用,阻碍了极板上钝化膜的形成,在恒电流模式下,电压的变化范围仅为0.4V,电絮凝处理过程中电极钝化现象不明显,通过计算,电絮凝装置的电耗约为0.063~0.077kW·h/m3。