[发明专利]一种水产养殖用地下海水中无机砷的去除装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体地涉及一种水产养殖用地下海水中无机砷（As（III）和As（V））的去除装置和方法。

背景技术

对包括人在内的众多生物体，砷(As)不是必需元素，而是一种毒性物质。主要以砷酸盐和亚砷酸盐形式存在的无机砷，其毒性远高于有机砷，且As(Ⅲ)毒性强于As(V)。短时间大量进食无机砷会引致急性中毒，长期过量摄入则会损害皮肤以及引起慢性肝脏病变，国际癌症研究机构于1980年将无机砷正式确认为人类致癌物。研究表明，一些海生生物的体内含有非常高浓度水平的砷，因而严重威胁海产品食用安全性。

海产品中砷元素的存在几乎全部源于水产养殖环境（特别是水体环境中溶解态无机砷），因此，符合要求的渔业水体质量是保证水产品质量的先决条件。地下海水大部分来源于海水，具有不携带病毒、带菌率低、受工农业污染较轻、常年恒温等特点，是养殖用海水优良替代资源，在我国已经得到了广泛的开发与应用。但是，由于地下水的还原性环境和较低的pH条件，其中砷主要以As（Ⅲ）形式存在。较之于As（V），As（Ⅲ）与土壤、沉积物及金属氧化物等亲和力差，因而通常能够保持高浓度存在，对养殖生产带来严重影响。按照无公害食品—海水养殖用水水质（NY5052-2001）要求，水体中砷浓度应该不高于0.03mg/L。对于天然浓度高于限值的地下海水，必须预先采取砷去除措施。

适于水体中砷的去除方法与技术主要有吸附法、混凝法、离子交换法、膜分离、生物法、化学氧化-混凝-过滤法等，特点分别如下：

吸附法。利用活性氧化铝、活性炭等具有大表面积或吸附基团的吸附作用去除砷。该方法工艺简单，但运行成本高。

混凝法。氢氧化铁等能与As（V）发生吸附作用形成络合物，从而实现共沉淀。该方法对As（V）的去除能力在90%以上。然而只能实现As（V）的有效去除，对As（III）的效果不明显。

离子交换法。使用交换树脂实现水中砷的去除，工艺简单，但是运行成本高，效果受水质干扰大。

膜分离。主要是利用功能膜较小的孔径和正电荷特性截留水中的砷，从而达到去除目的。本方法虽然效率较高，但运行维护费用也较高，难以推广。

生物法。利用对砷具有富集或者转化作用的生物去除该元素。优点是环境友好，缺点是效率低，环境条件要求苛刻，因而真正的工程应用很少。

化学氧化-混凝-过滤法。通过投放双氧水、高锰酸钾等氧化性化学试剂，将As（III）氧化成As（V），然后与合适试剂混凝形成沉淀，过滤去除砷元素。虽然处理速度快，但试剂剂量难以确定，且易产生有害残余物。

上述方法与技术多限于淡水水处理。适用于水产养殖用地下海水中砷的去除装置与方法目前尚无报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水产养殖用地下海水中无机砷的去除装置和方法，利用本发明装置和方法可以同时去除海水中的无机砷（即As［III］和As［V］）、Fe（II）和Mn（II），处理后的水质满足无公害食品—海水养殖用水水质要求。

本发明原理：电解天然地下海水产生氧自由基、次氯酸根和氢氧根；氧自由基和次氯酸根将Fe（II）、Mn（II）和As（III）氧化成高价态Fe（III）、Mn（IV）和As（V）；Fe（III）和Mn（IV）生成氢氧化物沉淀；沉淀强烈吸附As（V）形成共沉淀，然后过滤即可去除地下海水中无机砷。

本发明通过以下具体步骤实现：

一种水产养殖用地下海水中无机砷的去除装置，包括电源、反应池、阴极电极板、阳极电极板、进水口、出水口、阳极固定杆、阴极固定杆和去沉淀装置；阴极电极板和阳极电极板在反应池中竖直均匀分布、平行交错排列；电源正电极与阳极固定杆连接，电源负电极与阴极固定杆连接，阳极固定杆和阴极固定杆放在反应池上，阳极固定杆和阴极固定杆分别有伸入反应池内的支杆，阳极固定杆通过支杆连接阳极电极板，阴极固定杆通过支杆连接阴极电极板，阳极固定杆和阴极固定杆用于固定阴极电极板和阳极电极板，同时兼起导电作用；去沉淀装置位于反应池的下方，从反应池出水口流出的经过电解处理的海水进入去沉淀装置。

进一步，所述的反应池为玻璃钢池或水泥池。

进一步，所述的去沉淀装置是沉淀池或过滤罐。

进一步，所述的阳极固定杆和阴极固定杆为金属杆。

进一步，所述的阳极固定杆、阴极固定杆与反应池接触段套有绝缘套，与池体绝缘。

进一步，所述的阳极固定杆和阴极固定杆上套有绝缘套。

进一步，所述的阳极电极板为石墨板或者镀钛板，阴极电极板为石墨板。