CN114853237A - 一种海水淡化-提铀联产方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种海水淡化‑提铀联产方法及装置，本发明涉及海洋资源利用领域，具体涉及海水淡化‑海水提铀综合利用设备技术领域。本发明包括预处理模块、净化提铀模块和反渗透提铀模块。本发明利用机械除杂与光照杀菌相结合较少氧化剂使用减少，减少活性碳使用，避免了活性碳对铀酰离子的物理吸附。此外本装置利用紫外光照射除菌进一步杀灭可能残留的海洋细菌对设备的污染，同时利用TiO2薄膜将水中铀酰离子还原为难溶性二氧化铀进行提取，且在紫外光作用下发生电子空穴分离产生超氧自由基、羟基自由基与紫外光照灭菌协同作用提高杀菌能力。
Description
技术领域
本发明涉及海洋资源利用领域，具体涉及一种海水淡化-提铀联产方法及装置。
背景技术
伴随我国核能事业的快速发展，对铀的需求与日俱增，然而我国陆地铀矿资源匮乏难以满足核电发展的长远需要。海水中铀资源储量巨大约为45亿吨，是陆地铀资源的1000倍，因此开展海水提铀研究对于实现我国核能的可持续发展，保障我国能源安全，具有重要而长远的战略意义。
吸附容量研究现状：通常以材料全部吸附活性位点被利用的饱和吸附容量作为评价指标。近年来，高吸附容量的材料不断涌现，饱和吸附容量不断攀升，大多数吸附材料的饱和吸附容量可以达到100-2000 mg/g，然而海水提取铀的质量并没有因为大量高吸附容量材料出现而得到显著提升。
吸附速率研究现状：在海水环境中提铀材料由于溶剂化效应在材料表面形成一层液膜，所以海水提铀过程铀酰离子需经历外部迁移、液膜迁移、内部迁移和吸附反应。现已被报道的海水提铀材料实验室吸附容量可超过100mg/g，然而在海水提铀应用中，该材料30天吸附量不足1 mg/g。这是由于在实验室高浓度有溶液中铀酰离子可快速到达液膜外表面并通过液膜，而在海水环境中通过液膜表面44亿个水分子才可能通过1个铀酰离子，且极低浓度的铀酰离子缺少浓度扩散作用，通过薄膜能力明显减弱，甚至于难以通过。
提铀材料防污问题：铀酰离子浓度决定了海水提铀是一个长期的过程，实海测试研究表明吸附剂容易产生海洋生物污损。吸附材料浸入海水中首先会吸附蛋白质等物质形成条件膜; 然后细菌和硅藻等相继在条件膜上附着并分泌胞外代谢产物形成微生物膜或黏膜；蛋白质等物质黏附在吸附剂表面，对于吸附容量、速率、选择性产生严重的影响。
上述问题是由于复杂的海洋环境本身造成的，我们没有能力改造海洋环境解决这些问题。
为了解决上述问题，本发明考虑将提铀过程从海洋环境中分离出来，利用现已相对成熟的海水淡化系统解决上述问题，解决路径如下：1、合理设计吸附过程中海水流速和吸附时间，增加吸附剂铀吸附数量。2、利用海水淡化动力系统提高吸附过程外部迁移速率。3、利用海水淡化预处理系统，去除相应干扰成分，间接提高吸附选择性效果。4、海水提铀-海水淡化联用，减少吸附剂投放费用。同时降低海洋生物污损，提高材料的循环使用效率，间接降低制造费用。
海水淡化研究现状与存在问题。近年来，为了有效缓解水资源短缺危机，世界各地逐年投入巨资建设万吨级、乃至十万吨级的海水淡化项目，但与此同时也副产了大量的淡化后浓海水。在浓海水中大量的化学资源被富集，铀元素也是其中之一。由于目前经济、技术等方面的制约，这些富含大量化学资源的浓海水往往被直接排放入海。在浪费宝贵资源的同时，也对近海环境造成了一定污染。目前海水淡化技术主要以反渗透法为主，反渗透海水淡化设备包括预处理系统和反渗透系统。为防止半透膜上生成水垢和污垢，对海水进行严格的预处理，去除氧化剂、有机物、藻类、细菌、颗粒和其它污染物，并添加阻垢剂等物质防止盐类物质析出。
在海水淡化海水提铀联用研究过程中发现：
1、为了延长反渗透膜使用寿命，海水淡化过程通常还采用预处理系统对要淡化的海水进行处理，在预处理系统中采用多介质过滤器、活性炭过滤器除去海水中的水生生物、真菌、蛋白、细小颗粒、悬浮物、胶体等杂质。但在去除上述杂质过程中会对海水中的铀酰离 子同样去除，而降低提铀部分提铀效果；
2、浓盐水虽然将铀酰离子浓度提升了3倍，但同时提高了其他竞争离子浓度，这对海水提铀材料吸附选择性提出了更高的要求，且为了保护反渗透膜浓盐水中加入阻垢剂如聚环氧琥珀酸，2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸等，这些阻垢剂会与金属离子络合导致铀酰离 子无法与吸附剂进行配位；
3、常规海水淡化预处理包括絮凝剂加药罐、混凝沉淀池、清水池、多介质过滤器等系统设备繁琐，占地面积大。
4、光催化海水提铀的核心技术难题是还原产物二氧化铀与吸附材料无法实现分离。 大量研究表明还原产物二氧化铀并不稳定，其容易被氧化成铀酰离子溶解到海水中。由于海水中铀含量极低，因此提取过程是一个较长的周期，在这个过程中二氧化铀与催化剂相分离，缺少光电子的持续供及，其会进一步发生氧化成铀酰离子溶解到海水中从而失去提铀功能。因此需要不断的将还原产物二氧化铀分离出来，避免其氧化后溶于海水中。然而现有光催化材料主要为粉体材料，光催化还原后溶液中析出的难溶性二氧化铀从材料表面脱离，在水流的冲刷搅拌下二氧化铀与光催化材料均匀混合难通过现有手段将二氧化铀 分离出来。
发明内容
基于现有技术所存在的问题，本项发明提供了一种海水淡化-提铀联产方法及装置；一种海水淡化-提铀联产装置由预处理模块（1）、净化提铀模块（2）、反渗透提铀模块（3）组成；
预处理模块（1）包括沉砂区（1-1）、氧化杀菌区（1-2）和气浮区（1-3）；
沉砂区（1-1）罐体（1-1-1）上部为圆柱形下部为倒圆锥型，第一进水管（1-1-2）一端与罐体（1-1-1）外壁相切，第一进水管（1-1-2）另一端设置有纱网（1-1-3）网眼尺寸为1~5mm；罐体（1-1-1）下测设置有气提泵（1-1-9）；罐体（1-1-1）内靠近进水管（1-1-2）设置有第一隔板（1-1-4），第一隔板（1-1-4）与罐体（1-1-1）内壁相切；罐体（1-1-1）中部设置有主轴（1-1-5），主轴下端安装有由上到下逐渐缩小的沉砂浆（1-1-6）；沉砂区（1-1）与氧化杀菌区（1-2）之间设置有第二隔板（1-1-7），第二隔板（1-1-7）设置有第一进水口（1-1-8），第一上水口（1-1-8）与第一进水管（1-1-2）分别在第一隔板（1-1-4）两侧；第一上水口（1-1-8）上方设置有投药罐（1-2-1），投药罐（1-2-1）加药位置距离罐底1-1.2m；投药罐（1-2-1）与罐体（1-1-1）间设置有第一控制阀（1-2-2）；第二隔板（1-1-7）上方依次设置有第三隔板（1-2-3）与第四隔板（1-2-4），在第三隔板（1-2-3）远离第一上水口（1-1-8）一侧设置有第二上水口（1-2-5），在第四隔板（1-2-4）远离第二上水口（1-2-5）一侧设置有第三上水口（1-2-6）；第四隔板（1-2-4）上方主轴（1-1-5）安装有搅拌桨（1-2-7）；氧化杀菌区（1-2）与气浮区（1-3）之间设置有第五隔板（1-2-8），搅拌桨（1-2-7）与第五隔板（1-2-8）上边缘相切；第五隔板（1-2-8）中部设置有第四上水口（1-3-1），边缘设置有第五上水口（1-3-2）与第六上水口（1-3-3）；气浮区（1-3）设置有第一溶气室（1-3-4）与第二溶气室（1-3-5），第一溶气室（1-3-4）与第二溶气室（1-3-5）分别设置有第一溶气管（1-3-11）、第二溶气管（1-3-12），第一溶气室（1-3-4）与第二溶气室（1-3-5）分别通过第五上水口（1-3-2）与第六上水口（1-3-3）与氧化杀菌区（1-2）相通；第五上水口（1-3-2）与第六上水口（1-3-3）设置有第二阀（1-3-6）与第三阀（1-3-7）；第四上水口（1-3-1）与第二进水管（1-3-8）相连，第二进水管（1-3-8）内设置有与第一溶气室（1-3-4）、第二溶气室（1-3-5）相连的第一布气管（1-3-9）、第二布气管（1-3-10）；气浮区（1-3）内主轴上部（1-1-5）设置有刮杂板（1-3-14）；气浮区（1-3）上部设置有储杂室（1-3-15），下部设置有出水管（1-3-16）；储杂室（1-3-15）设置有出杂口（1-3-13）；
预处理工艺：海水0.7m/s速度进水预处理罐沉砂区，进水流量为200m3/h。转动旋流搅拌桨，保持旋流平均速度为0.4-0.65m/s。沉砂后水体进入氧化区，开起加药装置向水中加入氧化剂，利用水流余速加大氧化剂与水体接触面积。氧化处理后水体进入气浮区，气浮区入口处加压溶气水以20m3/h流量同氧化后水体一同进入气浮区，产生气泡浮出水中杂质的同时为水体提供向上动力增加水体流速。溶气压强为0.45MPa。预处理罐上部除杂板挂除浮出杂质由出渣口排除，底部沉砂每隔两天利用气提泵排出；完成预处理后得水w1;
净化提铀模块（2）包括灭菌提铀管（2-1）过滤区（2-2）及吸附区（2-3）；
灭菌提铀管（2-1）两端安装有第一封头（2-1-10）和第二封头（2-1-11）；灭菌提铀管（2-1）底部设置有安装在支脚（2-1-9）内的第一光还原板（2-1-1），第一光还原板（2-1-1）上方设置有第一紫外灯（2-1-2）；灭菌提铀管（2-1）左端设置有与预处理模块（1）相连的第三进水口（2-1-3），右端设置有与第二进水口（2-2-3）相连的第二出水口（2-1-4）；灭菌提取管（2-1） 内部由左至右依次设置有第一阻流板（2-1-6）、第二阻流板（2-1-7）、第三阻流板（2-1-8）和第四阻流板（2-1-9），各个阻流板豁口依次错开，避免水流直接通过；第二出水口（2-1-4）经球阀分别与第一过滤器（2-1-10）和第二过滤器（2-1-11）相连；过滤区（2-2）位于第二罐体(2-2-1)下部；过滤去（2-2）由下至上依次为第一传动装置（2-2-2），第二进水口（2-2-3），第一滤板（2-2-4），第一纤维束（2-2-5），第二纤维束（2-2-6），第二滤板（2-2-7），活性炭过滤区（2-2-8）；第一传动装置（2-2-2）与第一滤板（2-2-4）相连，且第一滤板（2-2-4）可随第一传动装置（2-2-2）进行转动及上升下降运动；第一滤板（2-2-4）下降至最低部高于第二进水口（2-2-3）；第一纤维束（2-2-5）底端与第一滤板（2-2-4）相连，顶端与第二滤板（2-2-7）相连；第二纤维束（2-2-6）悬挂于第二滤板（2-2-7）下方；活性炭过滤区（2-2-8）位于第二滤板（2-2-7）上方；吸附区（2-3）位于过滤区（2-2）上部，由下至上依次为第三滤板（2-3-1），第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3），第四滤板（2-3-4），第一出水口（2-3-5），第二传动装置（2-3-6）；第三纤维束（2-3-2）底端与第三滤板（2-3-1）相连，顶端与第四滤板（2-3-4）相连；第四纤维束（2-3-3）悬挂于第四滤板（2-3-4）下方；第二传动装置（2-3-6）与第四滤板（2-3-4）相连，且第四滤板（2-3-4）可随第二传动装置（2-3-6）进行转动及上升下降运动；第四滤板（2-3-4）上升至最高部低于第一出水口（2-3-5）；
净化提铀工艺：水w1三进水口（2-1-3）进入灭菌提铀区（2-1）对水w1中对细菌进行紫外光灭活，同时通过第一光还原板（2-1-1）在紫外光照射下产生光生电子对水w1中铀酰离子（VI），还原为难溶的二氧化铀沉淀，产出水w2；水w2经第二出水口（2-1-4）进入第一过滤器（2-1-10）和第二过滤器（2-1-11）滤除二氧化铀，每6-12h交替运行；w2提铀后进入过滤区（2-2），此时过滤区（2-2）中第一滤板（2-2-4）通过第一传动装置（2-2-2）上升挤压第一纤维束（2-2-5）和第二纤维束（2-2-6）成过滤状态，滤去灭菌区产生的失活细菌等污染得，如附图8所示；经活性炭过滤区（2-2-8）除去余氯的水进入吸附区（2-3）；吸附区（2-3）第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）处于拉申状态，并通过第四滤板（2-3-4）和第二传动装置（2-3-6）进行在吸附区（2-3）转动吸铀；完成提铀过程水w3经第一出水口（2-3-5）进入反渗透提铀模块；
脱附反冲洗过程：酸液经第一出水口（2-3-5）进入吸附区（2-3），此时第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）通过第二传动装置（2-3-6）下降压紧成脱附状态，如附图9所示；过滤区（2-2）第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）处于拉申状态；通过酸液将吸附于第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）中铀酰离子脱附下来，并且洗去第一纤维束（2-2-5）和第二纤维束（2-2-6）表面滤出的失活细菌洗去，完成脱附反冲洗过程；
反渗透提铀模块（3）中石英砂过滤器（3-6），活性炭过滤器（3-7），阻垢剂加药器（3-1），保安过滤器（3-2），高压水泵（3-4）和反渗透装置（3-3）依次连接；反渗透装置（3-3）中部设置的浓缩水管（3-3-1）与浓盐水提铀器（3-5）第四进水口（3-5-6）相连；浓盐水提铀器（3-5）内设置有第一电极（3-5-1）、第二电极（3-5-2）和第二搅拌桨（3-5-3）；第二搅拌桨（3-5-3）下端为底部设置有格栅（3-5-4）及第三出水口（3-5-5）。
反渗透提铀工艺：水w3通过石英砂过滤器（3-6），活性炭过滤器（3-7）和阻垢剂加药器（3-1）加入阻垢剂，经保安过滤器进入反渗透装置（3-3）；经反渗透装置（3-3）产出浓盐水w4和淡水w5；浓盐水w4经浓缩水管进入浓盐水提铀器（3-5）；水w4通过经电催化还原对水w4中铀酰离子还原为难溶的二氧化铀沉淀，完成反渗透提铀过程。
有益效果：
1、TiO2的可见光利用率较低，限制了其在光催化还原提取铀的利用。本装置利用紫外光照射除菌进一步杀灭可能残留的海洋细菌对设备的污染，同时利用TiO2将水中铀酰离子还原为难溶性二氧化铀进行提取，且在紫外光作用下发生电子空穴分离产生超氧自由基、羟基自由基与紫外光照灭菌协同作用提高杀菌能力。
2、TiO2光照条件下产生空穴会将水中有机物分解。同时海水中广泛存在腐殖质等有机物充当了光催化还原过程中使用的牺牲剂消耗空穴，避免了TiO2薄膜表面产生空穴对UO2再次氧化产生。
3、本发明利用机械除杂与光照杀菌相结合较少氧化剂使用减少，减少活性碳使用，避免了活性碳对铀酰离子的物理吸附。
4、本装置利用酸性脱附液对过滤区进行清洗，可将有机污染全部分解。
5、本装置利用光还原对浓盐水中高浓度铀酰离子还原处理进行水中铀的提取，避免了海水淡化过程中加入阻垢剂与铀酰离子间相互络合，阻碍吸附剂与铀酰离子间的配位。且降低了浓盐水对吸附材料选择性的要求。同时阻垢剂可充当牺牲剂减少光催化还原过程中引入新的物质，同时消耗阻垢剂避免浓盐水排阻垢剂放造成污染。
6、本发明利用磁控溅射TiO2薄膜进行光催化反应，结合多通道侧壁布局，保证水体与TiO2接触面积，避免了TiO2微粒 对水体产生二次污染。中部光源侧壁催化设计，保证了还原出的UO2沉淀后不会覆盖在TiO2薄膜表面；
说明书附图
图1：淡化提铀工艺流程图；
图2：装置示意图；
图3：预处理模块（1）示意图；
图4：A-A截面图
图5：B-B截面图
图6：C-C截面图
图7：灭菌提铀管（2-1）示意图；
图8：灭菌提铀管（2-1）水流路径示意图；
图9：过滤区（2-2）提铀区（2-3）示意图；
图10：过滤状态示意图；
图11：脱附状态示意图。
图12：浓盐水提铀器（3-5）示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种海水淡化-提铀联产装置由预处理模块（1）、净化提铀模块（2）、反渗透提铀模块（3）组成；预处理模块（1）包括沉砂区（1-1）、氧化杀菌区（1-2）和气浮区（1-3）； 净化提铀模块（2）包括灭菌提铀管（2-1）过滤区（2-2）及吸附区（2-3）；反渗透提铀模块（3）中石英砂过滤器（3-6），活性炭过滤器（3-7），阻垢剂加药器（3-1），保安过滤器（3-2），高压水泵（3-4）和反渗透装置（3-3）依次连接；反渗透装置（3-3）中部设置的浓缩水管（3-3-1）与浓盐水提铀器（3-5）第四进水口（3-5-6）相连；
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：沉砂区（1-1）罐体（1-1-1）上部为圆柱形下部为倒圆锥型，第一进水管（1-1-2）一端与罐体（1-1-1）外壁相切，第一进水管（1-1-2）另一端设置有纱网（1-1-3）网眼尺寸为1~5mm；罐体（1-1-1）下测设置有气提泵（1-1-9）；罐体（1-1-1）内靠近进水管（1-1-2）设置有第一隔板（1-1-4），第一隔板（1-1-4）与罐体（1-1-1）内壁相切；罐体（1-1-1）中部设置有主轴（1-1-5），主轴下端安装有由上到下逐渐缩小的沉砂浆（1-1-6）；沉砂区（1-1）与氧化杀菌区（1-2）之间设置有第二隔板（1-1-7），第二隔板（1-1-7）设置有第一进水口（1-1-8），第一上水口（1-1-8）与第一进水管（1-1-2）分别在第一隔板（1-1-4）两侧；第一上水口（1-1-8）上方设置有投药罐（1-2-1），投药罐（1-2-1）加药位置距离罐底1-1.2m；投药罐（1-2-1）与罐体（1-1-1）间设置有第一控制阀（1-2-2）；第二隔板（1-1-7）上方依次设置有第三隔板（1-2-3）与第四隔板（1-2-4），在第三隔板（1-2-3）远离第一上水口（1-1-8）一侧设置有第二上水口（1-2-5），在第四隔板（1-2-4）远离第二上水口（1-2-5）一侧设置有第三上水口（1-2-6）；第四隔板（1-2-4）上方主轴（1-1-5）安装有搅拌桨（1-2-7）；氧化杀菌区（1-2）与气浮区（1-3）之间设置有第五隔板（1-2-8），搅拌桨（1-2-7）与第五隔板（1-2-8）上边缘相切；第五隔板（1-2-8）中部设置有第四上水口（1-3-1），边缘设置有第五上水口（1-3-2）与第六上水口（1-3-3）；气浮区（1-3）设置有第一溶气室（1-3-4）与第二溶气室（1-3-5），第一溶气室（1-3-4）与第二溶气室（1-3-5）分别设置有第一溶气管（1-3-11）、第二溶气管（1-3-12），第一溶气室（1-3-4）与第二溶气室（1-3-5）分别通过第五上水口（1-3-2）与第六上水口（1-3-3）与氧化杀菌区（1-2）相通；第五上水口（1-3-2）与第六上水口（1-3-3）设置有第二阀（1-3-6）与第三阀（1-3-7）；第四上水口（1-3-1）与第二进水管（1-3-8）相连，第二进水管（1-3-8）内设置有与第一溶气室（1-3-4）、第二溶气室（1-3-5）相连的第一布气管（1-3-9）、第二布气管（1-3-10）；气浮区（1-3）内主轴上部（1-1-5）设置有刮杂板（1-3-14）；气浮区（1-3）上部设置有储杂室（1-3-15），下部设置有出水管（1-3-16）；储杂室（1-3-15）设置有出杂口（1-3-13）；
预处理工艺：海水0.7m/s速度进水预处理罐沉砂区，进水流量为200m3/h。转动旋流搅拌桨，保持旋流平均速度为0.4-0.65m/s。沉砂后水体进入氧化区，开起加药装置向水中加入氧化剂，利用水流余速加大氧化剂与水体接触面积。氧化处理后水体进入气浮区，气浮区入口处加压溶气水以20m3/h流量同氧化后水体一同进入气浮区，产生气泡浮出水中杂质的同时为水体提供向上动力增加水体流速。溶气压强为0.45MPa。预处理罐上部除杂板挂除浮出杂质由出渣口排除，底部沉砂每隔两天利用气提泵排出；完成预处理后得水w1;
实施例3
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于：灭菌提铀管（2-1）两端安装有第一封头（2-1-10）和第二封头（2-1-11）；灭菌提铀管（2-1）底部设置有安装在支脚（2-1-9）内的第一光还原板（2-1-1），第一光还原板（2-1-1）上方设置有第一紫外灯（2-1-2）；灭菌提铀管（2-1）左端设置有与预处理模块（1）相连的第三进水口（2-1-3），右端设置有与第二进水口（2-2-3）相连的第二出水口（2-1-4）；灭菌提取管（2-1） 内部由左至右依次设置有第一阻流板（2-1-6）、第二阻流板（2-1-7）、第三阻流板（2-1-8）和第四阻流板（2-1-9），各个阻流板豁口依次错开，避免水流直接通过；第二出水口（2-1-4）经球阀分别与第一过滤器（2-1-10）和第二过滤器（2-1-11）相连；过滤区（2-2）位于第二罐体(2-2-1)下部；过滤去（2-2）由下至上依次为第一传动装置（2-2-2），第二进水口（2-2-3），第一滤板（2-2-4），第一纤维束（2-2-5），第二纤维束（2-2-6），第二滤板（2-2-7），活性炭过滤区（2-2-8）；第一传动装置（2-2-2）与第一滤板（2-2-4）相连，且第一滤板（2-2-4）可随第一传动装置（2-2-2）进行转动及上升下降运动；第一滤板（2-2-4）下降至最低部高于第二进水口（2-2-3）；第一纤维束（2-2-5）底端与第一滤板（2-2-4）相连，顶端与第二滤板（2-2-7）相连；第二纤维束（2-2-6）悬挂于第二滤板（2-2-7）下方；活性炭过滤区（2-2-8）位于第二滤板（2-2-7）上方；吸附区（2-3）位于过滤区（2-2）上部，由下至上依次为第三滤板（2-3-1），第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3），第四滤板（2-3-4），第一出水口（2-3-5），第二传动装置（2-3-6）；第三纤维束（2-3-2）底端与第三滤板（2-3-1）相连，顶端与第四滤板（2-3-4）相连；第四纤维束（2-3-3）悬挂于第四滤板（2-3-4）下方；第二传动装置（2-3-6）与第四滤板（2-3-4）相连，且第四滤板（2-3-4）可随第二传动装置（2-3-6）进行转动及上升下降运动；第四滤板（2-3-4）上升至最高部低于第一出水口（2-3-5）；
净化提铀工艺：水w1三进水口（2-1-3）进入灭菌提铀区（2-1）对水w1中对细菌进行紫外光灭活，同时通过第一光还原板（2-1-1）在紫外光照射下产生光生电子对水w1中铀酰离子（VI），还原为难溶的二氧化铀沉淀，产出水w2；水w2经第二出水口（2-1-4）进入第一过滤器（2-1-10）和第二过滤器（2-1-11）滤除二氧化铀，每6-12h交替运行；w2提铀后进入过滤区（2-2），此时过滤区（2-2）中第一滤板（2-2-4）通过第一传动装置（2-2-2）上升挤压第一纤维束（2-2-5）和第二纤维束（2-2-6）成过滤状态，滤去灭菌区产生的失活细菌等污染得，如附图8所示；经活性炭过滤区（2-2-8）除去余氯的水进入吸附区（2-3）；吸附区（2-3）第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）处于拉申状态，并通过第四滤板（2-3-4）和第二传动装置（2-3-6）进行在吸附区（2-3）转动吸铀；完成提铀过程水w3经第一出水口（2-3-5）进入反渗透提铀模块；
脱附反冲洗过程：酸液经第一出水口（2-3-5）进入吸附区（2-3），此时第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）通过第二传动装置（2-3-6）下降压紧成脱附状态，如附图9所示；过滤区（2-2）第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）处于拉申状态；通过酸液将吸附于第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）中铀酰离子脱附下来，并且洗去第一纤维束（2-2-5）和第二纤维束（2-2-6）表面滤出的失活细菌洗去，完成脱附反冲洗过程；
实施例4
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
浓盐水提铀器（3-5）内设置有第一电极（3-5-1）、第二电极（3-5-2）和第二搅拌桨（3-5-3）；第二搅拌桨（3-5-3）下端为底部设置有格栅（3-5-4）及第三出水口（3-5-5）。
反渗透提铀工艺：水w3通过石英砂过滤器（3-6），活性炭过滤器（3-7）和阻垢剂加药器（3-1）加入阻垢剂，经保安过滤器进入反渗透装置（3-3）；经反渗透装置（3-3）产出浓盐水w4和淡水w5；浓盐水w4经浓缩水管进入浓盐水提铀器（3-5）；水w4通过经电催化还原对水w4中铀酰离子还原为难溶的二氧化铀沉淀，完成反渗透提铀过程。
Claims (8)
1.一一种海水淡化-提铀联产装置，该装置由预处理模块（1）、净化提铀模块（2）、反渗透提铀模块（3）组成；预处理模块（1）包括沉砂区（1-1）、氧化杀菌区（1-2）和气浮区（1-3）；净化提铀模块（2）包括灭菌提铀管（2-1）过滤区（2-2）及吸附区（2-3）；反渗透提铀模块（3）中石英砂过滤器（3-6），活性炭过滤器（3-7），阻垢剂加药器（3-1），保安过滤器（3-2），高压水泵（3-4）和反渗透装置（3-3）依次连接；反渗透装置（3-3）中部设置的浓缩水管（3-3-1）与浓盐水提铀器（3-5）第四进水口（3-5-6）相连。
2.如权利要求1所述一种海水淡化-提铀联产装置，其特征在于：沉砂区（1-1）罐体（1-1-1）上部为圆柱形下部为倒圆锥型，第一进水管（1-1-2）一端与罐体（1-1-1）外壁相切，第一进水管（1-1-2）另一端设置有纱网（1-1-3）网眼尺寸为1~5mm；罐体（1-1-1）下测设置有气提泵（1-1-9）；罐体（1-1-1）内靠近进水管（1-1-2）设置有第一隔板（1-1-4），第一隔板（1-1-4）与罐体（1-1-1）内壁相切；罐体（1-1-1）中部设置有主轴（1-1-5），主轴下端安装有由上到下逐渐缩小的沉砂浆（1-1-6）；沉砂区（1-1）与氧化杀菌区（1-2）之间设置有第二隔板（1-1-7），第二隔板（1-1-7）设置有第一进水口（1-1-8），第一上水口（1-1-8）与第一进水管（1-1-2）分别在第一隔板（1-1-4）两侧；第一上水口（1-1-8）上方设置有投药罐（1-2-1），投药罐（1-2-1）加药位置距离罐底1-1.2m；投药罐（1-2-1）与罐体（1-1-1）间设置有第一控制阀（1-2-2）；第二隔板（1-1-7）上方依次设置有第三隔板（1-2-3）与第四隔板（1-2-4），在第三隔板（1-2-3）远离第一上水口（1-1-8）一侧设置有第二上水口（1-2-5），在第四隔板（1-2-4）远离第二上水口（1-2-5）一侧设置有第三上水口（1-2-6）；第四隔板（1-2-4）上方主轴（1-1-5）安装有搅拌桨（1-2-7）；氧化杀菌区（1-2）与气浮区（1-3）之间设置有第五隔板（1-2-8），搅拌桨（1-2-7）与第五隔板（1-2-8）上边缘相切；第五隔板（1-2-8）中部设置有第四上水口（1-3-1），边缘设置有第五上水口（1-3-2）与第六上水口（1-3-3）；气浮区（1-3）设置有第一溶气室（1-3-4）与第二溶气室（1-3-5），第一溶气室（1-3-4）与第二溶气室（1-3-5）分别设置有第一溶气管（1-3-11）、第二溶气管（1-3-12），第一溶气室（1-3-4）与第二溶气室（1-3-5）分别通过第五上水口（1-3-2）与第六上水口（1-3-3）与氧化杀菌区（1-2）相通；第五上水口（1-3-2）与第六上水口（1-3-3）设置有第二阀（1-3-6）与第三阀（1-3-7）；第四上水口（1-3-1）与第二进水管（1-3-8）相连，第二进水管（1-3-8）内设置有与第一溶气室（1-3-4）、第二溶气室（1-3-5）相连的第一布气管（1-3-9）、第二布气管（1-3-10）；气浮区（1-3）内主轴上部（1-1-5）设置有刮杂板（1-3-14）；气浮区（1-3）上部设置有储杂室（1-3-15），下部设置有出水管（1-3-16）；储杂室（1-3-15）设置有出杂口（1-3-13）。
3.如权利要求1或2所述一种海水淡化-提铀联产装置，其特征在于：灭菌提铀管（2-1）两端安装有第一封头（2-1-10）和第二封头（2-1-11）；灭菌提铀管（2-1）底部设置有安装在支脚（2-1-9）内的第一光还原板（2-1-1），第一光还原板（2-1-1）上方设置有第一紫外灯（2-1-2）；灭菌提铀管（2-1）左端设置有与预处理模块（1）相连的第三进水口（2-1-3），右端设置有与第二进水口（2-2-3）相连的第二出水口（2-1-4）；灭菌提取管（2-1） 内部由左至右依次设置有第一阻流板（2-1-6）、第二阻流板（2-1-7）、第三阻流板（2-1-8）和第四阻流板（2-1-9），各个阻流板豁口依次错开，避免水流直接通过；第二出水口（2-1-4）经球阀分别与第一过滤器（2-1-10）和第二过滤器（2-1-11）相连；过滤区（2-2）位于第二罐体(2-2-1)下部；过滤去（2-2）由下至上依次为第一传动装置（2-2-2），第二进水口（2-2-3），第一滤板（2-2-4），第一纤维束（2-2-5），第二纤维束（2-2-6），第二滤板（2-2-7），活性炭过滤区（2-2-8）；第一传动装置（2-2-2）与第一滤板（2-2-4）相连，且第一滤板（2-2-4）可随第一传动装置（2-2-2）进行转动及上升下降运动；第一滤板（2-2-4）下降至最低部高于第二进水口（2-2-3）；第一纤维束（2-2-5）底端与第一滤板（2-2-4）相连，顶端与第二滤板（2-2-7）相连；第二纤维束（2-2-6）悬挂于第二滤板（2-2-7）下方；活性炭过滤区（2-2-8）位于第二滤板（2-2-7）上方；吸附区（2-3）位于过滤区（2-2）上部，由下至上依次为第三滤板（2-3-1），第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3），第四滤板（2-3-4），第一出水口（2-3-5），第二传动装置（2-3-6）；第三纤维束（2-3-2）底端与第三滤板（2-3-1）相连，顶端与第四滤板（2-3-4）相连；第四纤维束（2-3-3）悬挂于第四滤板（2-3-4）下方；第二传动装置（2-3-6）与第四滤板（2-3-4）相连，且第四滤板（2-3-4）可随第二传动装置（2-3-6）进行转动及上升下降运动；第四滤板（2-3-4）上升至最高部低于第一出水口（2-3-5）。
4.如权利要求3所述一种海水淡化-提铀联产装置，其特征在于：浓盐水提铀器（3-5）内设置有第一电极（3-5-1）、第二电极（3-5-2）和第二搅拌桨（3-5-3）；第二搅拌桨（3-5-3）下端为底部设置有格栅（3-5-4）及第三出水口（3-5-5）。
5.一种海水淡化-提铀联产方法，该方法包括预处理工艺、净化提铀工艺和反渗透工艺组成。
6.如权利要求5所述一种海水淡化-提铀联产方法，其特征在于：预处理工艺为海水0.7m/s速度进水预处理罐沉砂区，进水流量为200m3/h；转动旋流搅拌桨，保持旋流平均速度为0.4-0.65m/s；沉砂后水体进入氧化区，开起加药装置向水中加入氧化剂，利用水流余速加大氧化剂与水体接触面积；氧化处理后水体进入气浮区，气浮区入口处加压溶气水以20m3/h流量同氧化后水体一同进入气浮区，产生气泡浮出水中杂质的同时为水体提供向上动力增加水体流速；溶气压强为0.45Mpa；预处理罐上部除杂板挂除浮出杂质由出渣口排除，底部沉砂每隔两天利用气提泵排出；完成预处理后得水w1。
7.如权利要求5或6所述一种海水淡化-提铀联产方法，其特征在于：净化提铀工艺为水w1三进水口（2-1-3）进入灭菌提铀区（2-1）对水w1中对细菌进行紫外光灭活，同时通过第一光还原板（2-1-1）在紫外光照射下产生光生电子对水w1中铀酰离子（VI），还原为难溶的二氧化铀沉淀，产出水w2；水w2经第二出水口（2-1-4）进入第一过滤器（2-1-10）和第二过滤器（2-1-11）滤除二氧化铀，每6-12h交替运行；w2提铀后进入过滤区（2-2），此时过滤区（2-2）中第一滤板（2-2-4）通过第一传动装置（2-2-2）上升挤压第一纤维束（2-2-5）和第二纤维束（2-2-6）成过滤状态，滤去灭菌区产生的失活细菌等污染得，如附图8所示；经活性炭过滤区（2-2-8）除去余氯的水进入吸附区（2-3）；吸附区（2-3）第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）处于拉申状态，并通过第四滤板（2-3-4）和第二传动装置（2-3-6）进行在吸附区（2-3）转动吸铀；完成提铀过程水w3经第一出水口（2-3-5）进入反渗透提铀模块；
脱附反冲洗过程：酸液经第一出水口（2-3-5）进入吸附区（2-3），此时第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）通过第二传动装置（2-3-6）下降压紧成脱附状态，如附图9所示；过滤区（2-2）第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）处于拉申状态；通过酸液将吸附于第三纤维束（2-3-2），第四纤维束（2-3-3）中铀酰离子脱附下来，并且洗去第一纤维束（2-2-5）和第二纤维束（2-2-6）表面滤出的失活细菌洗去，完成脱附反冲洗过程。
8.如权利要求7所述一种海水淡化-提铀联产方法，其特征在于：反渗透提铀工艺为水w3通过石英砂过滤器（3-6），活性炭过滤器（3-7）和阻垢剂加药器（3-1）加入阻垢剂，经保安过滤器进入反渗透装置（3-3）；经反渗透装置（3-3）产出浓盐水w4和淡水w5；浓盐水w4经浓缩水管进入浓盐水提铀器（3-5）；水w4通过经电催化还原对水w4中铀酰离子还原为难溶的二氧化铀沉淀，完成反渗透提铀过程。
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