專(zhuān)利名稱：去除存在或涉及流體中的污染物的改進(jìn)方法
去除存在或涉及流體中的污染物的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于去除流體中的污染物的電凝法
(electrocoagulation)單元，以及包括電凝法單元的流體處理裝置。
在流體中，特別是水中，經(jīng)常需要去除污染物，從而產(chǎn)生適合于 進(jìn)一步使用或者排放到環(huán)境中的流體。污染物可以包括諸如砷、鉻、 銅、鎘、鎳、鉛和鋅的金屬離子，諸如淤泥、土等的懸浮固體，溶解 的有機(jī)化合物，碳?xì)浠衔铮玖弦约傲姿猁}。
一種去除流體中的污染物的方法涉及向流體中添加化學(xué)添加劑從 而引起污染物和添加劑之間的化學(xué)反應(yīng)，從而污染物和化學(xué)添加劑凝 結(jié)成更大的可以從流體中去除的顆粒。
使用化學(xué)添加劑的一個(gè)缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量的必須在流體的隨后處理 中處置的剩余材料。
作為另一種使用化學(xué)添加劑的方法，是電解處理被污染的流體， 從而在稱為電凝法的方法中去除流體中的污染物。
通過(guò)將電流經(jīng)由多個(gè)電極施加到流體上，電凝法單元使得懸浮的 污染物在被污染的流體中凝結(jié)在一起。這種去除污染物的方法降低了 產(chǎn)生的剩余材料的量。
通過(guò)使用不同的電極結(jié)構(gòu)，或者不同材料的電極，能夠去除性質(zhì) 上和組成上不同的污染物。
然而，在傳統(tǒng)的電凝法單元中，難以改變陽(yáng)極和陰極的結(jié)構(gòu)。從 而，這樣的單元通常采用適合從流體中去除很大范圍的多種污染物的 電極布置，從而單元可以被用于任何被污染的流體。這樣，由于電極 布置并不是被特定地選擇用于某種特別的污染物，就導(dǎo)致了效率相對(duì) 低的電凝法單元。
因此，這樣就需要有一種更靈活的電凝法單元能夠被容易地配置以適合于高效率的處理污染物不同的流體。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種電凝法單元，用于去除流體中 的污染物，包括
電極腔，在使用中具有頂部和底部，該腔具有位于或者朝向其底
部的流體入口，并且與至少一個(gè)朝向其頂部的排放(discharge)導(dǎo)管對(duì) 流體而言連通，從而從所述腔朝著流體出口來(lái)引導(dǎo)流體；以及
電極模塊，通過(guò)電極腔的頂部可移除，并且包括至少一個(gè)支撐多 個(gè)電極的支撐體，
電極腔和電極模塊彼此協(xié)作以將被污染的流體的流動(dòng)限制在電極 腔內(nèi)鄰近電極的活性表面的區(qū)域內(nèi)。
在使用中，電極模塊可以從電極腔的頂部去除意味著操作人員可 以直接從電極腔中去除電極模塊，而無(wú)須去除任何密封部件或排空電
操作人員可以用具有不同電極結(jié)構(gòu)或不同種類(lèi)電極的電極模塊來(lái) 更換原電極模塊。從而可以提供適用于含有特定污染物的電極模塊， 或者提供具有更大的活性(active)電極表面區(qū)域的電極，從而最大化 電凝法單元的效率。
此外，將被污染的流體的流動(dòng)限制在鄰近電極的活性表面(active surface)的電極腔中流動(dòng)，確保穿過(guò)電極腔的所有被污染的流體起反 應(yīng)以去除其中的污染物，從而進(jìn)一步提高電凝法單元的效率。
優(yōu)選的所述或每個(gè)支撐體包括延伸通過(guò)每個(gè)電極的第一支撐部件。
包括一個(gè)或多個(gè)第一支撐部件更容易使得電極彼此對(duì)應(yīng)緊固并且 產(chǎn)生用戶更容易操作的電極模塊。
可選的，鄰近的電極通過(guò)至少一個(gè)間隔部件彼此分離。 這樣的布置確保用戶能夠通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)具有所需厚度的間 隔，容易地改變鄰近電極之間的距離。結(jié)果是用戶能夠根據(jù)例如被污 染的流體的粘度，被污染的流體中的懸浮的固體的尺寸和濃度，或流 體中的懸浮污染物的產(chǎn)生速率，來(lái)容易地調(diào)整電極模塊的結(jié)構(gòu)。在電凝法單元的優(yōu)選的實(shí)施例中，所述或每個(gè)第一支撐部件穿過(guò) 一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)的隔離部件。該布置保持所述或每個(gè)隔離部件對(duì)應(yīng)于 電極并且由此輔助電極模塊的組裝。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，電極橫向延伸，從而鄰近電 極腔。包括這樣的電極有助于制約被污染的流體在電極的非活性邊緣 以及電極腔之間流動(dòng)，從而提高電凝法單元的效率。
優(yōu)選的，每個(gè)非活性表面包括緊固于其上的蓋部件，從而位于給 定的非活性表面和電極腔之間。以此方式，確保一個(gè)或多個(gè)蓋部件可 以將被污染的流體的流動(dòng)制約在每個(gè)非活性表面以上，并且從而有助 于提高電凝法單元的效率。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例的電凝法單元包括限定了空導(dǎo) 管的支撐體，電極位于該空導(dǎo)管中并且被污染的流體流過(guò)該空導(dǎo)管。 該布置允許支撐體有效地保護(hù)電極腔的內(nèi)表面不與被污染的流體接 觸，從而減少在電極腔中形成的懸浮的污染物的沉淀，以及由此有助 于確保電極模塊已經(jīng)準(zhǔn)備好從電極腔中進(jìn)行去除。
電極模塊可以去除地位于電極腔中，從而支撐體將電極和電極腔 的內(nèi)表面隔離開(kāi)。
將電極和電極腔的內(nèi)表面隔離開(kāi)防止了電極和電極腔的內(nèi)表面接 觸，從而降低了電極在電極腔中由于懸浮的污染物沉淀的形成而變成 楔形的可能性。在電極腔中的電極的楔形將妨礙從電極腔中去除電極 以及使其難以重新裝配電凝法單元。
支撐體可以位于鄰近電極的每個(gè)非活性表面的位置。這允許了支 撐體將被污染的流體的流動(dòng)限制到僅流過(guò)電極的活性表面，從而增加 了電凝法單元的效率。
可選擇的，支撐體包括兩個(gè)彼此分開(kāi)的協(xié)作體部分。此布置使得 操作人員可以拆卸電極模塊從而更新受損或用舊的電極。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，支撐體包括至少一個(gè)側(cè)部件，所述或每個(gè)側(cè) 部件位于所述兩個(gè)體部分之間。這樣的布置對(duì)于將支撐體布置到鄰近 給定電極的非活性面提供了一種方便的方式。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述或每個(gè)支撐體是或包括絕緣材料。 特別理想的情況是絕緣材料包括PVC和再生塑料。電極可以形成為或包括一個(gè)或多個(gè)下列材料鋁、鋼、不銹鋼、 銅、石墨、網(wǎng)狀玻璃態(tài)碳和尺寸穩(wěn)定的合金。這些材料的每一種都能 有效地處理不同的污染物。
優(yōu)選的，電極模塊進(jìn)一步包括至少一個(gè)穿過(guò)交替間隔的電極的第 二支撐部件。包括所述一個(gè)或多個(gè)第二支撐部件在從電極腔中去除電 極模塊時(shí)為電極提供額外的支撐。
可選的，電極模塊包括緊固在至少一個(gè)第二支撐部件上的把手，
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電凝法單元可以進(jìn)一步包括電連接到電極模塊上的DC電源。 在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，電極模塊包括一對(duì)連接部件，每個(gè)連
接部件嚙合兩個(gè)或多個(gè)不同的電極以限定在其間的電連接并且被電耦
合到DC電源。這樣的特征簡(jiǎn)化了電源到電極組的連接。
在進(jìn)一步的優(yōu)選的實(shí)施例中，所述或每個(gè)排放導(dǎo)管包括至少一個(gè) 在傳輸出口和排放出口之間的攔截部件。 一個(gè)或多個(gè)攔截部件的設(shè)置 增加了被污染的流體和例如排放導(dǎo)管中的空氣之間的接觸面的尺寸， 從而促進(jìn)了例如氧氣的氣體和被污染的流體之間的交互。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述或每個(gè)攔截部件包括多個(gè)穿孔。包括多個(gè) 穿孔有助于降低在電凝法中產(chǎn)生的任何氣體被捕獲于各攔截部件之下 的可能性。
可選的，所述或每個(gè)排放導(dǎo)管包括通風(fēng)部件(aeration member), 用于將氣體導(dǎo)入流經(jīng)給定排放導(dǎo)管的任何流體。這增強(qiáng)了氣體和被污 染的流體的交互。
所述或每個(gè)排放導(dǎo)管可以限定螺旋狀的路徑。這樣的布置保持了 從電極腔排放的流體扁平流動(dòng)。這進(jìn)一歩促進(jìn)了流體中的懸浮污染物 的凝結(jié)，并且從而幫助提高電凝法單元的效率。
優(yōu)選的，電凝法單元進(jìn)一步包括至少一個(gè)氫收集器。這樣，電凝 法單元能夠去除并且收獲任何在其中產(chǎn)生的氫。
在一個(gè)實(shí)施例中，流體入口可以包括至少一個(gè)入口部件，所述或 每個(gè)入口部件包括至少一個(gè)入口孔，所述或每個(gè)入口孔從電極模塊遠(yuǎn) 離從而初始地引導(dǎo)流體離開(kāi)電極模塊。這樣的布置導(dǎo)致流過(guò)電極腔的 流體扁平流動(dòng)，這導(dǎo)致電凝法單元的運(yùn)轉(zhuǎn)更有效率，即處理給定體積
10的流體所需的功率更小或活性電極表面區(qū)域更小。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于去除流體中的污染物的流 體處理裝置，包括至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1到13所述的電凝法 單元以及分離單元，其中電凝法單元和分離單元流動(dòng)性的串聯(lián)在一起。 該流體處理裝置的布置也具備本發(fā)明的電凝法單元的優(yōu)點(diǎn)。 優(yōu)選的，流體處理裝置包括電凝法單元，該電凝法單元包括具有
不銹鋼電極的電極模塊。包括具有不銹鋼電極的電極模塊的電凝法單
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的少量鋁時(shí)特別有效。
可選的，分離單元是或包括沉淀池(settlingtank)。沉淀池提供一 種去除懸浮污染物顆粒的方便而又經(jīng)濟(jì)的方法。
優(yōu)選的，分離單元是或包括空氣過(guò)濾器，該空氣過(guò)濾器包括擴(kuò)散 器(diffuser)，而該擴(kuò)散器用于產(chǎn)生氣泡流以將任何懸浮的污染物顆粒 推動(dòng)到流經(jīng)分離單元的流體的表面。這樣的布置提供了一種方便的方 式來(lái)去除重量相對(duì)輕的污染物顆粒。
分離單元可以包括用于將懸浮的污染物顆粒從暴露的流體表面吸 入收集管的吸出器，用于將懸浮的污染物顆粒從暴露的流體表面撇入 收集管的撇渣器(skimmer),或者用于將懸浮的污染物顆粒從暴露的 流體表面潷入收集管的潷析器(decanter)。
任何上述特征都允許從流體的暴露表面有效地去除任何懸浮物顆粒。
流體處理裝置的另一實(shí)施例可以進(jìn)一步包括串聯(lián)的具有陽(yáng)極和陰 極的過(guò)氧化氫單元。包括過(guò)氧化氫單元有助于氧化有機(jī)化合物，從而 能夠從流體中去除這種化合物，這一過(guò)程可能需要氧氣。
可選的，陽(yáng)極和陰極是或者包括網(wǎng)狀玻璃態(tài)碳。提供網(wǎng)狀玻璃態(tài) 碳的陽(yáng)極和陰極有助于最大化活性電極表面區(qū)域，以及由此提高電凝 法單元的效率。
可選的，陽(yáng)極是或包括尺寸穩(wěn)定的電極合金，陰極是或包括網(wǎng)狀 玻璃態(tài)碳。使用尺寸穩(wěn)定的電極合金有助于防止電極退化。此外，能 夠合適地選擇尺寸穩(wěn)定合金，從而電凝法過(guò)程中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物促進(jìn) 整個(gè)電凝法過(guò)程。
ii在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)氧化氫單元包括至少一個(gè)位于陽(yáng)極和陰極上 游的通風(fēng)部件。包括通風(fēng)部件有助于確保流經(jīng)過(guò)氧化氫單元的流體富 含例如氧氣。
在另一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)氧化氫單元包括犧牲陽(yáng)極，用于將F^+離 子釋放到流經(jīng)過(guò)氧化氫單元的流體中。
在可選的實(shí)施例中，流體處理裝置包括在至少一個(gè)電凝法單元和 過(guò)氧化氫單元之間的流體導(dǎo)管，以允許將從F^+離子從所述或每個(gè)電 凝法單元傳輸?shù)竭^(guò)氧化氫單元。
過(guò)氧化氫單元中的F^+離子的存在加快了有機(jī)化合物的降解速率， 從而可以無(wú)需化學(xué)上添加例如鐵鹽的凝結(jié)試劑就可以去除流體中的這 些化合物。
可選的，流體處理裝置進(jìn)一步包括串聯(lián)的銀離子化單元。銀離子 化單元對(duì)流經(jīng)其中的流體剩余物進(jìn)行消毒。
優(yōu)選的，流體處理裝置進(jìn)一步包括電源模塊，電源模塊包括下列 至少其中之一車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)和可更新的能源。這樣的電源模塊可以提 供便攜的流體處理裝置。
以下通過(guò)非限制性示例的方式，參考附圖簡(jiǎn)要解釋本發(fā)明的優(yōu)選 的實(shí)施例，其中


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電凝法單元的正視的部分截面
圖2顯示了圖1中的電凝法單元的一側(cè)的正視截面圖； 圖3顯示了上述圖1中所示的電凝法單元的從上觀察的俯視圖； 圖4顯示了上述圖1中所示的電凝法單元的從下觀察的仰視圖； 圖5 (a)顯示了入口部件的立體圖5 (b)顯示了圖5 (a)中顯示的入口部件從一側(cè)看的正視圖； 圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電凝法單元的示例性的立體
圖7顯示了圖6中顯示的電極模塊的部分分解的立體圖； 圖8顯示了圖6中顯示的電極腔的立體圖；圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的流體處理裝置;
圖IO顯示了沉淀池的示意圖11 (a)顯示了空氣過(guò)濾器的示意圖11 (b)顯示了擴(kuò)散器的示意圖12顯示了過(guò)氧化氫單元的示意圖。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的電凝法單元一般使用附圖標(biāo)記10表示。
第一電凝法單元10包括電極腔12，在使用中包括頂部16和底部 17。電極腔12的頂部16被打開(kāi)以允許電凝法單元10在大氣壓中運(yùn)行。 電極腔12在其底部17具有兩個(gè)入口 14，并且與朝向其頂部16的排放 導(dǎo)管22對(duì)流體而言連通，以將來(lái)自腔12的流體朝著流體出口 24引導(dǎo)。
在圖示的實(shí)施例中，每個(gè)排放導(dǎo)管22還包括多個(gè)傾斜的攔截部件 (weir member) 26，其位于腔12的頂部16和相關(guān)流體出口 24之間。 在每個(gè)排放導(dǎo)管22中的鄰近的攔截部件26附著在排放導(dǎo)管22的相對(duì) 的壁28， 30上，從而限定通過(guò)排放導(dǎo)管22的蜿蜒的路徑。可選擇的， 攔截部件26可滑動(dòng)地容納在每個(gè)排放導(dǎo)管22中。
在其它實(shí)施例中，攔截部件26的布置可以不同。例如，在給定的 排放導(dǎo)管中，多個(gè)攔截部件可以采用V形(chevron)布置(未示出)。 排放導(dǎo)管也可以包括一個(gè)攔截部件，該攔截部件在給定的排放導(dǎo)管中 限定了隨意的或者是螺旋形的路徑(未示出)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，排放導(dǎo)管或每個(gè)排放導(dǎo)管都可以確定 螺旋狀的路徑。
此外其它實(shí)施例可以包括一個(gè)或者多個(gè)比圖1到4所示的電極腔 12按比例而言更大的排放導(dǎo)管。
每個(gè)排放導(dǎo)管22還包括用于將氣體導(dǎo)入每個(gè)排放導(dǎo)管22的通風(fēng) 部件(未示出)。
電凝法單元10還包括氫收集器(未示出)。氫收集器優(yōu)選的位于 電極腔12的頂部以上，以便能夠去除以及收集在電極腔12或者任意 一個(gè)排放導(dǎo)管22中產(chǎn)生的任何氣體產(chǎn)物。以這種方法收集的任何氣體 產(chǎn)物能夠在后續(xù)過(guò)程中對(duì)氣體產(chǎn)物再循環(huán)或者重新使用。
13電凝法單元10還包括可以通過(guò)電極腔12的頂部可以被去除的第
一電極模塊34。第一電極模塊34具有支撐多個(gè)電極38的支撐體36。
電凝法單元的其它實(shí)施例(未示出)可以包括多個(gè)位于電極腔12 以內(nèi)的多個(gè)第一電極模塊34。
在圖1到4所示的實(shí)施例中，支撐體36限定了電極38位于其中 的空導(dǎo)管40，以及被污染的流體(未示出)能夠流經(jīng)該空導(dǎo)管40。
每個(gè)電極實(shí)質(zhì)上是截去頂端角的延長(zhǎng)的板42。電極板42具有光滑 的表靣，其有助于使得被污染的流體扁平地流經(jīng)電凝法單元10。在其 它實(shí)施例中，可以設(shè)想到電極38也可以形成為不同的形狀。
鄰近的電極板42彼此離開(kāi)以及交替的形成陽(yáng)極44和陰極46。圖 示的電極板42的布置包括鐵陽(yáng)極44和鋁陰極46。
電極的其它組合也是可能的，例如鐵陽(yáng)極和陰極，以及鋁陽(yáng)極和 陰極。此外，陽(yáng)極和/或陰極可以包括鋼、不銹鋼、銅、石墨、網(wǎng)狀玻 璃態(tài)碳(reticulated vitreous carbon)和/或諸如鉭或鈦的尺寸穩(wěn)定的合 金。也可以用涂布鈦的襯底形成電極。
支撐體36包括多個(gè)凹陷48，每個(gè)凹陷48都被各個(gè)電極板42的一 側(cè)可滑動(dòng)地容納以及支撐，從而鄰近的電極板42基本上彼此平行。每 個(gè)電極板42的每個(gè)端部50、 52暴露在支撐體36的任意一端上。
在優(yōu)選的布置中，每個(gè)電極板42是4mm厚，并且鄰近的電極板 彼此分開(kāi)4mm。根據(jù)處理包含特定污染物的流體所需的電極板42的結(jié) 構(gòu)，其它的布置可以具有不同的間隔。其它的布置也可以包括不同數(shù) 量的電極板42。
如實(shí)施例所示，支撐體36包括兩個(gè)彼此分開(kāi)的協(xié)作體部分54、 56。
支撐體36包括兩個(gè)單獨(dú)的側(cè)邊部件60，側(cè)邊部件60在體部分54、 56之間延伸，并且鄰近的電極板42每一端的非活性表面62。
每個(gè)體部分54、 56還可以包括延長(zhǎng)的網(wǎng)(未示出)，所述網(wǎng)向其 它體部分54、 56延伸，并且鄰近的電極板42每一端的非活性表面62。
優(yōu)選的，支撐體36由PVC或者其它絕緣材料制成，諸如注入再 生塑料。
電極板42布置為使得鄰近的電極板的角66位于電極腔12的相對(duì) 側(cè)，如圖1所示。支撐體36還包括兩個(gè)第二支撐部件64。每個(gè)第二支撐部件64穿 過(guò)在交替的電極板42的角66上的孔68。以這樣的方式， 一個(gè)第二支 撐部件64穿過(guò)陽(yáng)極44，并且一個(gè)第二支撐部件64穿過(guò)陰極46。
每個(gè)支撐體64上可以緊固有把手(未示出)。
電凝法單元10包括DC (直流)電源(未示出)，其電連接到第一 電極模塊34。
第一電極模塊34進(jìn)一歩包括兩個(gè)連接部件70。 一個(gè)連接部件70 嚙合每個(gè)陽(yáng)極44的角66，從而提供陽(yáng)極44之間的電連接。另一個(gè)連 接部件70嚙合每個(gè)陰極46的角66，從而提供陰極46之間的電連接。
第一電極模塊34可去除地容納在電極腔12中，從而支撐體36將 電極板42與電極腔12的內(nèi)表面18分開(kāi)。
電極腔12的入口 14包括兩個(gè)入口部件72，每個(gè)入口部件72包括 多個(gè)入口孔74。每個(gè)入口孔74從第一電極模塊34遠(yuǎn)離并且如此將流 體初始地引導(dǎo)離開(kāi)電極模塊34，如圖5 (a)和圖5 (b)所示。
在使用中，電極腔12是基本上垂直的。被污染的流體(未示出) 經(jīng)過(guò)一對(duì)入口部件72進(jìn)入電極腔12。入口孔74的布置初始地引導(dǎo)被 污染的流體離開(kāi)第一電極模塊34，這導(dǎo)致被污染的流體扁平地流過(guò)第 一電極模塊34的電極板42。
支撐體36的空導(dǎo)管40制約被污染的流體流到電極板42的非活性 表面62，并且制約被污染的流體流到電極腔12的內(nèi)表面18的鄰近處。 該后一個(gè)特征有助于消除污染物顆粒在內(nèi)表面18上形成沉淀，并且從 而有助于確保第一電極模塊34易于從電極腔12上去除。
一旦被污染的流體穿過(guò)支撐體36的空導(dǎo)管40，其從電極腔12被 引導(dǎo)至排放導(dǎo)管22。
每個(gè)排放導(dǎo)管22可以省略多個(gè)攔截部件26，從而被污染的流體可 以直接流過(guò)每個(gè)排放導(dǎo)管22以及經(jīng)過(guò)流體出口 24離開(kāi)電凝法單元10。 這樣的布置保存了排放流體中的F^+離子。
在不同的操作模式中，或者如果電凝法單元IO用于處理不同的被 污染的流體，每個(gè)排放導(dǎo)管22可以包括多個(gè)攔截部件26。在這種情況 下，被污染的流體從電極腔12被引導(dǎo)流過(guò)攔截部件26以便將F^+離 子轉(zhuǎn)換為F^+離子?？梢酝ㄟ^(guò)通風(fēng)部件來(lái)加入空氣或者氧氣以進(jìn)一步促進(jìn)該轉(zhuǎn)換。 犧牲電極(未示出)具有與第一電極模塊34中的電極板42接近 的壽命，可以監(jiān)測(cè)犧牲電極的電阻，從而確定何時(shí)需要更換一個(gè)或多
個(gè)電極板42。
可選擇的，可以監(jiān)測(cè)保持通過(guò)電極板42的預(yù)定電流所需要的電壓， 從而確定何時(shí)需要更換一個(gè)或多個(gè)電極板42。
操作人員可以僅僅通過(guò)將第一電極模塊34抬離電極腔12的頂部 16，以從電極腔12中去除第一電極模塊34。操作人員不需要去除任何 密封部件和/或板以及蓋子來(lái)去除第一電極模塊34。
一旦去除，操作人員可以用另一個(gè)例如具有不同結(jié)構(gòu)和/或用不同 材料形成的電極38的第一電極模塊34來(lái)更換原有第一電極模塊34。 其它第一電極模塊34可以是，例如更有效的處理不同的被污染的流體， 或具有更大活性表面區(qū)域的電極板42，從而能夠在電極腔12的固定體 積中以更大的吞吐量處理被污染的流體。
可選擇的，操作人員可以用相同的第一電極模塊34更換損壞的或 者用舊的第一電極模塊34。
操作人員也可以在將第一電極模塊34裝回電極腔12之前修理/更 換被去除的第一電極模塊34的一個(gè)或多個(gè)電極板42。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的第二電凝法單元一般用附圖標(biāo)記210 表示，如示意圖6所示。
第二電凝法單元與第一電凝法單元IO具有一些共同的特征，這些 特征使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。
第二電凝法單元包括第二電極模塊234，其部分分解圖如圖7所 示。第一和第二電極模塊34、 234具有一些彼此相同的特征，并且這 些相同的特征使用相同的附圖標(biāo)記表示。此外，第一和第二電極模塊 34、 234彼此可以互換。
第二電極模塊234包括五個(gè)支撐體36，每個(gè)支撐體36包括延伸通 過(guò)每個(gè)電極38的第一支撐部件236。第一支撐部件236的一個(gè)形式是 螺栓238以及對(duì)應(yīng)的螺母240，可以由尼龍形成。然而，也可以采用不 同數(shù)量或其它類(lèi)型的第一支撐部件。
在第二電極模塊234中的鄰近的電極38通過(guò)五個(gè)第一間隔部件242被彼此分開(kāi)。每個(gè)第一間隔部件242對(duì)應(yīng)于給定的第一支撐部件 236，所述第一支撐部件236穿過(guò)第一間隔部件242以使得第一間隔部 件242相對(duì)于電極38被緊固。其它實(shí)施例可以包括位于鄰近的電極38 之間的不同數(shù)量的第一間隔部件242。
結(jié)果是，通過(guò)改變插入在鄰近的電極之間的第一間隔部件242的 厚度和數(shù)量，可以容易地改變鄰近的電極38之間的距離。
在圖示的第二電極模塊234中，第一支撐部件236以及第一間隔 部件242電性絕緣。
第二電極模塊234中的每個(gè)電極38橫向延伸，從而鄰近電極腔12 的對(duì)應(yīng)壁244。
在第二電極模塊234中的電極板42的每個(gè)非活性表面62包括緊 固到那里的蓋部件246，從而蓋部件246位于非活性表面62和電極腔 12的對(duì)應(yīng)的壁244之間。這制約了被污染的流體流過(guò)每個(gè)非活性表面 62。
第二電極模塊包括穿過(guò)兩個(gè)第二間隔部件248的兩個(gè)第二支撐部 件64。
在第二電凝法單元210中，第二支撐部件64以及第二間隔部件248 也電性連接到交替的電極板42以限定一組陽(yáng)極44和一組陰極46。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面的流體處理裝置一般以附圖標(biāo)記80表示。
圖9中顯示的流體處理裝置80包括和過(guò)氧化氫單元82串聯(lián)的兩 個(gè)電凝法單元10、 210，該過(guò)氧化氫單元82反過(guò)來(lái)串聯(lián)到分離單元84。 每個(gè)電凝法單元IO、 210可以包括第一和/或第二電極模塊34、 234。
第三電凝法單元(未示出)可以包括具有不銹鋼電極板42的電極 模塊34、 234。
流體處理裝置(未示出)的其它優(yōu)選布置包括
(i) 兩個(gè)串聯(lián)的電凝法單元10、210，其與分離單元84串聯(lián)， 而該分離單元82反過(guò)來(lái)和過(guò)氧化氫單元82串聯(lián)；
(ii) 第一電凝法單元10、 210串聯(lián)到過(guò)氧化氫單元82，而該 過(guò)氧化氫單元84和串聯(lián)于分離單元84的第二電凝法單 元10、 210串聯(lián)；以及
(iii) 過(guò)氧化氫單元82和兩個(gè)串聯(lián)的電凝法單元10、 210串聯(lián)，而該兩個(gè)串聯(lián)的電凝法單元10、 210和分離單元84串聯(lián)。
分離單元84可以是或包括沉淀池86，如圖10所示。流體通過(guò)池 入口88進(jìn)入沉淀池86，并且通過(guò)池出口90流出。污染物顆粒92，例 如淤泥，可以在沉淀后通過(guò)池86底部的龍頭(tap) 94去除。
進(jìn)一步的分離單元84可以是或包括空氣過(guò)濾器96，如圖ll (a) 所示。
空氣過(guò)濾器96包括過(guò)濾器入口 98和過(guò)濾器出口 100以及空氣入 口 102，被污染的流體99通過(guò)過(guò)濾器入口 98進(jìn)入過(guò)濾器96以及通過(guò) 過(guò)濾器出口 100離開(kāi)過(guò)濾器96，以及例如空氣或氧氣的氣體通過(guò)空氣 入口 102被引入過(guò)濾器96。
空氣過(guò)濾器96還包括擴(kuò)散器104，該擴(kuò)散器104包括多個(gè)流體傳 輸孔(fluid transmission pores) 106以及多個(gè)更小的氣體傳輸孔108。
諸如空氣的氣體被充入擴(kuò)散器104并且產(chǎn)生氣泡流110，所述氣泡 流穿過(guò)被污染的流體99上升，并且將懸浮的污染物顆粒112推動(dòng)到流 體99的表面114。
同時(shí)，更大的流體傳輸孔106允許被凈化的流體穿過(guò)擴(kuò)散器104 以經(jīng)過(guò)濾器出口 100被收集。
空氣過(guò)濾器96還可以包括用于從表面114吸出污染物顆粒112的 吸出器(未示出)，用于從表面114撇出污染物顆粒112的撇渣器(未 示出)，或者從表面114潷析污染物顆粒112的潷析器(未示出)。
在每一種情況下，收集的污染物顆粒112的量可以進(jìn)一步通過(guò)蒸 發(fā)或者諸如壓濾機(jī)(filterpress)的進(jìn)一步處理而減少。
當(dāng)處理被溶解的有機(jī)碳或者其它有機(jī)廢料污染的流體時(shí)，需要包 括過(guò)氧化氫單元82從而氧化流體中的有機(jī)污染物。
過(guò)氧化氫單元82包括具有陽(yáng)極44和陰極46的主腔116。陽(yáng)極44 和陰極46由多塊網(wǎng)狀玻璃態(tài)碳(RVC)構(gòu)成，從而最大化每個(gè)電極的 表面區(qū)域。
可選的，諸如鉭或鈦的尺寸穩(wěn)定合金(DSE)也可以用于形成陽(yáng) 極44。
過(guò)氧化氫單元82還包括兩個(gè)位于陽(yáng)極44和陰極46的上游的通風(fēng)
18部件32。優(yōu)選的，每個(gè)通風(fēng)部件32包括具有相對(duì)小尺寸的孔以產(chǎn)生小
氣泡的擴(kuò)散器(未示出)。使用通風(fēng)部件32有助于確保穿過(guò)過(guò)氧化氫單元82的流體富含例如氧。
過(guò)氧化氫單元82還可以包括犧牲陽(yáng)極(未示出)，來(lái)用于釋放Fe2+離子進(jìn)入穿過(guò)單元82的流體。
可選擇的，流體處理裝置80可以包括在至少一個(gè)電凝法單元10和過(guò)氧化氫單元82之間的流體導(dǎo)管(未示出)，用于將F^+離子從電凝法單元10傳送到氧化氫單元82。
在過(guò)氧化氫單元82中出現(xiàn)的F^+離子有助于提高有機(jī)化合物的降解速率并且有助于懸浮污染物顆粒的形成，然后懸浮污染物顆?？梢阅Y(jié)并且從流體中去除。
流體處理裝置80還可以包括串聯(lián)在單元80的下游末端的銀離子化單元(未示出)。
圖9中示意性顯示的流體處理裝置80還包括電源模塊118，向第一和第二電凝法單元10和過(guò)氧化氫單元82供電。電源模塊118可以包括車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)和/或可更新的能源，例如周期性驅(qū)動(dòng)電機(jī)、光電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(wind turbine)。流體處理裝置80也可以主要由電流或瓦斯源(methane source)提供能量。
其它流體處理裝置80的實(shí)施例(未示出)可以主要有電流提供能
此外，顯示的流體處理裝置80包括流體泵120，用于將被污染的流體抽吸通過(guò)電凝法單元10和流體處理裝置80的其它部分。
流體處理裝置80還可以包括氣泵122，以向通風(fēng)部件32提供諸如空氣或氧氣的氣體。
權(quán)利要求
1、一種電凝法單元，用于去除流體中的污染物，包括電極腔，在使用中具有頂部和底部，該腔具有位于或者朝向其底部的流體入口，并且與至少一個(gè)朝向其頂部的排放導(dǎo)管對(duì)流體而言連通，從而從所述腔朝著流體出口來(lái)引導(dǎo)流體；以及電極模塊，通過(guò)電極腔的頂部可移除，并且包括至少一個(gè)支撐多個(gè)電極的支撐體，電極腔和電極模塊彼此協(xié)作以將被污染的流體的流動(dòng)限制在電極腔內(nèi)鄰近電極的活性表面的區(qū)域內(nèi)。
2、 如權(quán)利要求l所述的電凝法單元，其中所述或每個(gè)支撐體包括延伸通過(guò)每個(gè)電極的第一支撐部件。
3、 如權(quán)利要求2所述的電凝法單元，其中鄰近的電極通過(guò)至少一個(gè)間隔部件彼此分離。
4、 如權(quán)利要求3所述的電凝法單元，其中所述或每個(gè)第一支撐部件穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)的隔離部件。
5、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，其中電極橫向延伸，從而鄰近所述電極腔。
6、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，其中每個(gè)非活性表面包括緊固于其上的蓋部件，從而位于給定的非活性表面和電極腔之間。
7、 如權(quán)利要求1所述的電凝法單元，包括限定了空導(dǎo)管的支撐體，電極位于該空導(dǎo)管中并且被污染的流體流過(guò)該空導(dǎo)管。
8、 如權(quán)利要求7所述的電凝法單元，其中電極模塊可以去除地位于電極腔中，從而支撐體將電極和電極腔的內(nèi)表面隔離開(kāi)。
9、 如權(quán)利要求7或8所述的電凝法單元，其中支撐體可以鄰近電極的每個(gè)非活性表面。
10、 如權(quán)利要求7到9中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，其中支撐體包括兩個(gè)彼此分開(kāi)的協(xié)作體部分。
11、 如權(quán)利要求10所述的電凝法單元，其中支撐體包括至少一個(gè)側(cè)部件，所述或每個(gè)側(cè)部件位于所述兩個(gè)體部分之間。
12、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，其中所述或每個(gè)支撐體是或包括絕緣材料。
13、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，其中電極可以是或包括一個(gè)或多個(gè)下列材料鋁、鋼、不銹鋼、銅、石墨、網(wǎng)狀玻璃態(tài)碳和尺寸穩(wěn)定的合金。
14、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，其中電極模塊進(jìn)一步包括至少一個(gè)穿過(guò)交替的間隔的電極的第二支撐部件。
15、 如權(quán)利要求14所述的電凝法單元，其中電極模塊包括緊固在至少一個(gè)第二支撐部件上的把手，以便于通過(guò)電極腔的頂部去除電極模塊。
16、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，進(jìn)一歩包括電連接到電極模塊上的DC電源。
17、 如權(quán)利要求16所述的電凝法單元，其中電極模塊包括一對(duì)連接部件，每個(gè)連接部件嚙合兩個(gè)或多個(gè)不同的電極以限定其間的電連接并且被電耦合到DC電源。
18、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，其中所述或每個(gè)排放導(dǎo)管包括至少一個(gè)在電極腔的頂部和流體出口之間的攔截部件。
19、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，其中所述或每個(gè)攔截部件包括多個(gè)穿孔。
20、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，其中所述或每個(gè)排放導(dǎo)管包括通風(fēng)部件，用于將氣體導(dǎo)入到流經(jīng)排放導(dǎo)管的流體。
21、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，其中所述或每個(gè)排放導(dǎo)管限定了螺旋狀的路徑。
22、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，，進(jìn)一步包括至少一個(gè)氫收集器。
23、 如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電凝法單元，其中流體入口可以包括至少一個(gè)入口部件，所述或每個(gè)入口部件包括至少一個(gè)入口孔，所述或每個(gè)入口孔從電極模塊遠(yuǎn)離從而初始地引導(dǎo)流體離開(kāi)電極模塊。
24、 一種用于去除流體中的污染物的流體處理裝置，包括至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1到23中所述的電凝法單元，以及分離單元，其中電凝法單元和分離單元流動(dòng)性地串聯(lián)在一起。
25、 如權(quán)利要求24所述的流體處理裝置，包括電凝法單元，該電凝法單元包括具有不銹鋼電極的電極模塊。
26、 如權(quán)利要求24或25所述的流體處理裝置，其中分離單元是或包括沉淀池。
27、 如權(quán)利要求24或25所述的流體處理裝置，其中分離單元是或包括空氣過(guò)濾器，該空氣過(guò)濾器包括擴(kuò)散器，而該擴(kuò)散器用于產(chǎn)生氣泡流以將任何懸浮的污染物顆粒推動(dòng)到流經(jīng)分離單元的流體的表 面。
28、 如權(quán)利要求27所述的流體處理裝置，其中分離單元包括用于將懸浮的污染物顆粒從暴露的流體表面吸入收集管的吸出器。
29、 如權(quán)利要求27所述的流體處理裝置，其中分離單元包括用于 將懸浮的污染物顆粒從暴露的流體表面撇入收集管的撇渣器。
30、 如權(quán)利要求27所述的流體處理裝置，其中分離單元包括用于 將懸浮的污染物顆粒從暴露的流體表面潷入收集管的潷析器。
31、 如權(quán)利要求24到30中任一項(xiàng)所述的流體處理裝置，進(jìn)一步 包括串聯(lián)的具有陽(yáng)極和陰極的過(guò)氧化氫單元。
32、 如權(quán)利要求31所述的流體處理裝置，其中陽(yáng)極和陰極是或者 包括網(wǎng)狀玻璃態(tài)碳。
33、 如權(quán)利要求31所述的流體處理裝置，其中陽(yáng)極用尺寸穩(wěn)定的 電極合金形成或包括尺寸穩(wěn)定的電極合金，陰極用網(wǎng)狀玻璃態(tài)碳形成 或包括網(wǎng)狀玻璃態(tài)碳。
34、 如權(quán)利要求31到33中任一項(xiàng)所述的流體處理裝置，其中過(guò) 氧化氫單元包括至少一個(gè)位于陽(yáng)極和陰極上游的通風(fēng)部件。
35、 如權(quán)利要求31到34中任一項(xiàng)所述的流體處理裝置，其中過(guò) 氧化氫單元包括犧牲陽(yáng)極，用于將F^+離子釋放到流經(jīng)過(guò)氧化氫單元 的流體中。
36、 如權(quán)利要求31到34中任一項(xiàng)所述的流體處理裝置，進(jìn)一步 包括位于至少一個(gè)電凝法單元和過(guò)氧化氫單元之間的流體導(dǎo)管，以允 許從所述或每個(gè)電凝法單元向過(guò)氧化氫單元傳送F^+離子。
37、 如權(quán)利要求24到36中任一項(xiàng)所述的流體處理裝置，進(jìn)一步 包括串聯(lián)的銀離子化單元。
38、 如權(quán)利要求24到37中任一項(xiàng)所述的流體處理裝置，進(jìn)一步 包括電源模塊，所述電源模塊包括下列至少其中之一車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)和 可更新的能源。
全文摘要
在流體處理領(lǐng)域中需要更靈活的電凝法單元和流體處理裝置，其能夠被構(gòu)造為有效地處理不同的被污染的流體。一種電凝法單元(210)，用于去除流體中的污染物，包括電極腔，在使用中具有頂部和底部。該腔還具有位于或者朝向其底部的流體入口(14)，并且與至少一個(gè)朝向其頂部的排放導(dǎo)管對(duì)流體而言連通，從而從腔朝著流體出口引導(dǎo)流體。電凝法單元還包括電極模塊(234)，通過(guò)電極腔的頂部可移除，并且包括至少一個(gè)支撐多個(gè)電極(38，42)的支撐體。電極腔和電極模塊彼此協(xié)作以將被污染的流體的流動(dòng)限制在電極腔內(nèi)鄰近電極的活性表面的區(qū)域中。一種用于去除流體中的污染物的流體處理裝置，包括至少一個(gè)上述電凝法單元以及分離單元。電凝法單元和分離單元流動(dòng)性地串聯(lián)在一起。
文檔編號(hào)C02F1/463GK101522575SQ200780034099
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月20日
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