專利名稱：廢水處理設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理，具體涉及電解池中的污水處理的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
水可能被來自包括日常生活、市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)源的各種來源的有機(jī)和無機(jī)物污染。污染物可以是在溶液、膠體中或在懸浮物中。膠體尤其是帶負(fù)電膠體常常是水污染物的主要形式。電凝聚是一種處理被各種物質(zhì)污染的水的電化學(xué)方法，其在電凝聚反應(yīng)器中具有陰極和犧牲陽極。向電極供應(yīng)電流導(dǎo)致金屬陽離子(通常為鐵或鋁)從犧牲陽極釋放，并且在陰極形成氫氣。可以形成參與多種工藝的有助于從水中移除污染物的其他化學(xué)物質(zhì)。已提出使用旋轉(zhuǎn)電極作為一種利用電凝聚改善系統(tǒng)的整治療效的方法。如參見 Syversen等人的美國專利US 6，099，703。旋轉(zhuǎn)陰極有助于確保犧牲電極的平均消耗和防止陰極的活性表面積垢。然而，盡管開發(fā)了電凝聚的現(xiàn)有技術(shù)，大部分已知的基于電凝聚的廢水處理不能成本低廉或者以大規(guī)模處理項目的完全商業(yè)化所需的體積有效治理污染的水以后續(xù)釋放到環(huán)境中。本發(fā)明提供用于大量處理受污染的水的改進(jìn)的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電凝聚反應(yīng)器，所述電凝聚反應(yīng)器包括具有用于水流入的入口和用于水流出的出口的反應(yīng)容器、犧牲陽極、可旋轉(zhuǎn)陰極和非犧牲陽極。犧牲陽極和陰極之間的第一間隙包括位于入口下游的第一處理區(qū)。犧牲陽極和陰極適用于跨越第一間隙施加第一電壓。在非犧牲陽極和陰極之間的第二間隙提供位于第一處理區(qū)下游的第二處理區(qū)。非犧牲陽極和陰極適用于跨越第二間隙施加第二電壓。第二電壓可小于第一電壓。水通過反應(yīng)容器的流動路徑是從入口到第一處理區(qū)，然后到第二處理區(qū)，再到出口。本發(fā)明還提供用于電凝聚反應(yīng)器的可旋轉(zhuǎn)陰極。陰極具有通常垂直于陰極的旋轉(zhuǎn)軸的活性面?；钚悦婢哂兄行暮屯庵埽约跋薅◤闹行牡酵庵艿亩鄠€水流動路徑的表面特征。表面特征可包括通道或栓?？尚D(zhuǎn)陰極可用于具有單個處理區(qū)的電凝聚反應(yīng)器中，因此本發(fā)明提供具有犧牲陽極、可旋轉(zhuǎn)陰極和在犧牲陽極與陰極之間包含第一處理區(qū)的間隙的電凝聚反應(yīng)器，所述陰極具有限定通過間隙的水流動路徑的表面特征。本發(fā)明還提供接收來自電凝聚反應(yīng)器的流出液的澄清器(clarifier)。澄清器具有圓柱形側(cè)壁、上壁、錐形底壁、在上壁中與第一出口導(dǎo)管連接的第一出口部和在底壁中與第二出口導(dǎo)管連接的第二出口部。澄清器具有延伸到澄清器中的入口導(dǎo)管，所述入口導(dǎo)管在澄清器內(nèi)的開口的截面積大于入口導(dǎo)管的內(nèi)截面積。本發(fā)明還提供利用電凝聚反應(yīng)器處理污水的方法。反應(yīng)器設(shè)置為具有水入口、水出口、位于犧牲陽極和旋轉(zhuǎn)陰極之間并包含第一處理區(qū)的間隙、和位于旋轉(zhuǎn)陰極和非犧牲陽極之間并包含第二處理區(qū)的間隙。施加跨越第一處理區(qū)的第一電解電壓，施加跨越第二處理區(qū)的第二電解電壓。導(dǎo)致水從入口流入反應(yīng)器、經(jīng)過第一處理區(qū)，然后經(jīng)過第二處理區(qū)，再經(jīng)過出口。
本發(fā)明的這些特征和其他特征將由下述說明書和優(yōu)選實施方案的附圖明顯表述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的處理系統(tǒng)的示意圖。圖2是系統(tǒng)處理反應(yīng)器的一個實施方案的部分的立面視圖。圖3是處理反應(yīng)器的第二實施方案的部分的立面視圖。圖4是處理反應(yīng)器的第三實施方案的部分的立面視圖。圖5是處理反應(yīng)器的第四實施方案的部分的立面視圖。圖6是處理系統(tǒng)的澄清器的部分的立面視圖。圖7A、7B、7C和7D是反應(yīng)器陰極的活性表面的平面視圖，示出陰極的底面的特征的實施例。
具體實施例方式下面描述本發(fā)明的示例性實施方案，并且參考附圖。這些實施方案被認(rèn)為是說明性而非限制性的。在下列描述和附圖中，相應(yīng)和相似的部件用相同的附圖標(biāo)記表示。圖1示意性圖示了處理系統(tǒng)20。污水從源22經(jīng)過導(dǎo)管M流入電凝聚反應(yīng)器沈中，反應(yīng)器具有下述的電解池。反應(yīng)器的流出液經(jīng)過出口導(dǎo)管觀流入澄清器30。來自罐 36的電解質(zhì)如氯化鈉和來自罐38的過氧化氫在導(dǎo)管M中加入污水中。來自罐40的絮凝劑在導(dǎo)管觀中加入反應(yīng)器流出液中。在澄清器30中，來自反應(yīng)器沈的流出液被分離成從出口導(dǎo)管32離開澄清器的污泥和從另一個出口導(dǎo)管34離開澄清器的清潔水。在導(dǎo)管24、 32和34中分別設(shè)有泵42、44、46。含有處理系統(tǒng)20的原料的污水被有機(jī)污染物、無機(jī)污染物或二者一起污染。廢水可包括市政污水、雨水、農(nóng)場滲濾液、礦山滲濾液、工業(yè)、機(jī)構(gòu)和商業(yè)廢水。污水通常經(jīng)過一些上游處理，比如網(wǎng)篩去除大的顆粒污染物。例如，在市政污水的情況下，在引入處理系統(tǒng) 20之前，污水將經(jīng)過初次處理如篩選、沉淀和清除沙和礫。 如圖2所示，反應(yīng)器沈具有通常圓柱形外殼48，所述外殼具有圓周側(cè)壁50和平底壁52以及錐形上壁M。外殼48支撐在基座56上。外殼由非導(dǎo)電材料如玻璃纖維制成。 反應(yīng)器的底壁52具有用于污水從入口導(dǎo)管M流入的入口部58。上壁M具有用于反應(yīng)器 26的流出液流出的出口部60。出口導(dǎo)管觀經(jīng)過出口部60延伸到外殼48中并且在其內(nèi)端部具有開口 62。反應(yīng)器沈具有犧牲陽極64、非犧牲陽極66和可旋轉(zhuǎn)陰極68。犧牲陽極64和旋轉(zhuǎn)陰極由間隙70分開。犧牲陽極64連接在反應(yīng)器的底壁52上不旋轉(zhuǎn)。其在中心具有垂直孔72，與入口開口 58對齊。犧牲陽極64包含高價金屬如鐵或鋁。非犧牲陽極66為圓柱體形狀，并且與外殼48的側(cè)壁50的內(nèi)側(cè)連接。其固定在位置上不旋轉(zhuǎn)。其含有合適的低價金屬例如不銹鋼或鈦或陶瓷，并且可涂覆增加其活性表面積的涂層例如Ti02。Ti02具有高的化學(xué)耐受性和氧化強(qiáng)度因此非常合適。非犧牲陽極66 通過間隙74與陰極68間隔開。其也與犧牲陽極64間隔開；該間隔有助于同期性移除和替換犧牲陽極并且使得兩個陽極可處于不同電勢。陰極68是密封圓柱形結(jié)構(gòu)，其具有圓周側(cè)壁76、底壁78和頂壁80。陰極由合適的低價金屬例如不銹鋼或鈦或陶瓷制成。陰極的活性表面即底壁78的外表面79和側(cè)壁76 的外表面可涂覆有Ti02。該涂層促進(jìn)由反應(yīng)器中的電解過程產(chǎn)生的氫氣和氧氣形成過氧化
Μ,ο陰極的底壁78的外表面79可設(shè)置有溝槽82，其用作通道增加在間隙70中徑向向外移動的水的流速。溝槽還徑向向外引導(dǎo)電解反應(yīng)中形成的氣泡以及被氣泡所吸收的污染物。如圖7A、B和C所示，溝槽可采取各種形式，包括直通道、圓錐通道和螺旋通道。圖7A示出以螺旋形式由陰極68的底壁78的外表面的中心83向外周85延伸的通道82。通道被槽脊87分離?；蛘?，通道82可直接從陰極的中間向其外周延伸而無需彎曲，并且可形成圖7B所示的錐形或如圖7C所示的非錐形。可設(shè)置不同數(shù)量的通道，例如三個通道至七個通道。它們可為半英寸(13mm)深。可選擇通道的深度、形狀和數(shù)量以使特定應(yīng)用的流速和電極間距最優(yōu)化。通道之外的表面特征可設(shè)置在陰極的面上以產(chǎn)生特定流動特征。圖7D示出具有多個凸起栓89的陰極面。栓使得在間隙中從電極面的中心向外周移動的水在栓之間產(chǎn)生不規(guī)則流動路徑91。栓例如直徑可為約一英尺05mm)，高度3/16英寸(4. 8mm)，并且由不銹鋼制成。應(yīng)理解通道的特征或可旋轉(zhuǎn)陰極的面上的栓可以應(yīng)用在本文所述之外的電凝聚反應(yīng)器中，包括現(xiàn)有技術(shù)中的具有與犧牲陽極分開的可旋轉(zhuǎn)陰極的電凝聚反應(yīng)器。陰極68安裝為在軸84上旋轉(zhuǎn)，其與發(fā)動機(jī)或其他合適的驅(qū)動裝置(未示出)連接。陰極的旋轉(zhuǎn)降低活性陰極表面的鈍化。套管和密封組件95圍繞軸84，其中軸穿過外殼 48的上壁M。軸84還與合適的驅(qū)動裝置(未示出)連接用于垂直調(diào)整陰極位置。陰極位置的可調(diào)整性允許調(diào)整在反應(yīng)器工作期間跨間隙70的距離，以最優(yōu)化原料電解的條件。例如，原料濁度的改變可能需要調(diào)整間隙距離。垂直調(diào)整可手動或者通過傳感器控制，例如檢測跨間隙70的電流的傳感器。在工業(yè)規(guī)模的電凝聚反應(yīng)器中，陰極68可具有約4至6英尺(1. 2 to 1. 8m)的直徑，3/4英寸(19mm)的底壁厚度和1/4英寸(6.4mm)的側(cè)壁厚度?？缭介g隙70的距離可為 1/8至英寸(3. 2 to 13mm)，跨越間隙74的距離為1/8至3/8英寸(3. 2 to 9. 5mm)。 陰極的旋轉(zhuǎn)速度可為20至170rpm，經(jīng)過反應(yīng)器的廢水的流量為25至200英制加侖(114 to 909L)/分鐘。根據(jù)本發(fā)明也可以制造具有更大吞吐量的大得多的電凝聚反應(yīng)器。施加到陰極68、犧牲陽極64和非犧牲陽極66的電力可為DC、脈沖DC或高頻AC。 電源(未示出)與犧牲陽極64的基座在端部65連接，與非犧牲陽極66在端部69連接和與陰極的軸84在端部67連接，所述軸是導(dǎo)電性的。非犧牲陽極66通常保持在比犧牲陽極 64低的電勢并且具有其獨自的電源，不過對于一些原料來說可以保持相同的電勢或更高的電勢。所使用的電力類型的選擇取決于原料和污染物的性質(zhì)。例如，如果原料具有高含量的有機(jī)污染物，優(yōu)選的選擇可為DC電流到犧牲陽極和高頻AC至非犧牲陽極；或者如果原料是需要溶液中鐵離子含量較低，則選擇可為脈沖DC到犧牲陽極和高頻AC到非犧牲陽極。 典型的電壓/電流為在900A下約6. 5V和在3000A下約7. 5V。在反應(yīng)器沈中處理之前，可在污水中加入電解質(zhì)如氯化鈉以增加其導(dǎo)電性。另外，過氧化氫可任選加入原料中。一般地，過氧化氫在污染物是有機(jī)物時有用，較高含量的過氧化氫可用于較高含量的有機(jī)污染物。如果需要，可以在反應(yīng)器之前調(diào)節(jié)污水的PH，優(yōu)選PH范圍是約3. 5至7。在反應(yīng)器沈中，污水經(jīng)過入口端口 58流入，經(jīng)過犧牲陽極64中的孔72，并且在陽極64的活性表面86和旋轉(zhuǎn)陰極68的下表面之間的間隙70中徑向向外流動。在作為反應(yīng)器26的第一反應(yīng)區(qū)的該空間中，隨著犧牲陽極的消耗，鐵陽離子進(jìn)入溶液中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且污染物被電凝聚。污水從第一反應(yīng)區(qū)流入非犧牲陽極66和陰極的側(cè)壁76之間的間隙74。在作為反應(yīng)器沈的第二反應(yīng)區(qū)的該空間中，據(jù)信在亞鐵離子0 2+)和過氧化氫都存在的情況下，通過包括芬頓(Fenton)反應(yīng)的各種反應(yīng)發(fā)生污染物的進(jìn)一步氧化，導(dǎo)致形成羥基自由基氧化劑。來自第二反應(yīng)區(qū)的污水流入陰極的頂壁80和外殼的上壁M之間的空間88。其然后流入排放導(dǎo)管觀的開口 62，離開反應(yīng)器。在反應(yīng)器中處理污水以進(jìn)行固體凝聚和包括細(xì)菌污染物的污染物氧化之后，處理流出液以使凝聚固體與水分離?？墒褂酶鞣N類型的下游處理獲得該分離，例如溶氣氣浮系統(tǒng)或具有移除固體的分離器的分離罐。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，反應(yīng)器沈的流出液進(jìn)料到澄清器30，如圖6所示。在導(dǎo)管觀中的流出液進(jìn)入澄清器之前將來自罐40的絮凝劑進(jìn)料到所述流出液中。所應(yīng)用的絮凝劑的類型和濃度取決于特定廢水原料。在澄清器30內(nèi)，導(dǎo)管觀具有向上導(dǎo)向的出口開口 90并且具有比導(dǎo)管觀內(nèi)部直徑更大的直徑。這使得每單位面積的開口 90中流出液進(jìn)入澄清器的流量降低從而降低了湍流。澄清器30具有帶有錐形頂壁92和錐形底壁93的基本圓柱形罐體。相對于反應(yīng)器流出液的流入速率，澄清器的容積足夠使得澄清器中的停留時間足夠獲得固體與水的分離。例如，停留時間可為約5-8分鐘。頂壁92在其與圓柱形側(cè)壁94的接合處形成約60° 的角度(與水平面相對)。澄清器被支撐在支柱96上。在澄清器的底端具有與流出液出口導(dǎo)管34相連的出口端口 98。導(dǎo)管設(shè)有流出液泵46。在澄清器的上端有與污泥出口導(dǎo)管 32相連的出口端口 100。導(dǎo)管32設(shè)有污泥泵44。一對垂直間隔開的液位傳感器102設(shè)置在澄清器的上壁92中，以檢測水和污泥的液位。流出液泵46通過從這些傳感器的輸入調(diào)整水位。泵44、46運作以在澄清器內(nèi)產(chǎn)生部分真空，例如5_25kPa的壓力。通過連接反應(yīng)器沈與澄清器30的導(dǎo)管觀，該部分真空也應(yīng)用到這個反應(yīng)器系統(tǒng)。據(jù)信反應(yīng)器系統(tǒng)中的處理過程通過該部分真空而增強(qiáng)。澄清器內(nèi)的部分真空增強(qiáng)升到澄清器頂部的絮凝聚體和沉到澄清器底部的水的分離。所述固體包括通過出口 100離開罐的頂部并通過導(dǎo)管32用污泥泵44泵抽的污泥。 與污泥分離開的清潔水通過出口 98從罐的底部離開，并且通過出口導(dǎo)管34用流出泵46泵抽。清潔水可釋放到環(huán)境中或者在釋放之前經(jīng)過進(jìn)一步處理如調(diào)整PH。通過出口導(dǎo)管34 離開的一部分清潔水可經(jīng)由再循環(huán)導(dǎo)管(未示出)再循環(huán)到反應(yīng)器入口導(dǎo)管M中以在系統(tǒng)20中進(jìn)一步處理。在澄清器30的運行的一個替代模式中，在導(dǎo)管28中的反應(yīng)器流出液進(jìn)入澄清器之前，是凝聚劑而不是絮凝劑進(jìn)料到所述反應(yīng)器流出液中。凝聚劑導(dǎo)致分離的固體下沉到澄清器的底部而不是浮到頂部(如與絮凝劑所發(fā)生的那樣)。這種操作模式可在處理具有自然負(fù)浮力如重金屬的污染物的原料時使用。因此上部出口導(dǎo)管32將清潔的水移出澄清器并且下部出口導(dǎo)管34移除污泥。泵44和46進(jìn)行交換以使得上部出口導(dǎo)管32具有流出液泵和下部出口導(dǎo)管34具有污泥泵；并且液位傳感器102也移到底壁93。導(dǎo)管觀的開口 90可向下導(dǎo)出。應(yīng)理解澄清器30 (設(shè)置在兩種操作模式任一中運作)可連接以接收其他類型的電凝聚反應(yīng)器例如現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)器的流出液。處理系統(tǒng)可通過可編程邏輯計算機(jī)(PLC)運行，使用合適的裝置測量和控制流經(jīng)設(shè)備全程的流體流動、跨電極間間隙的電流、原料的電導(dǎo)率和pH、泵速、澄清器中流體液位等。運行過程以產(chǎn)生符合特定應(yīng)用的需要的清潔的流出水。在如圖3所示的另一個反應(yīng)器的實施方案126中，非犧牲陽極水平置于陰極之上并且可在陰極移動時隨其垂直移動以調(diào)整其與犧牲陽極間的間隙。反應(yīng)器1 其他與反應(yīng)器沈基本相同。尤其是，反應(yīng)器1 具有包含平板的可旋轉(zhuǎn)陰極168和通過間隙174與陰極168的上表面180間隔的包含平板的非犧牲陽極164。非犧牲陽極164并不旋轉(zhuǎn)并且用固定在法蘭盤和軸承組件106上的支撐元件104支撐。法蘭盤和軸承組件106允許陰極軸相對于非犧牲陽極164旋轉(zhuǎn)，這保持了軸84的固定垂直位置，因此非犧牲陽極164(和法蘭盤和軸承組件106)隨陰極垂直移動。法蘭盤和軸承組件106與陰極軸84電絕緣。密封件 108延伸在非犧牲陽極的外周和反應(yīng)器外殼的側(cè)壁50，阻止其間的水流動。犧牲陽極64的活性表面86通過間隙70與陰極的下側(cè)分隔開，該間隙包含反應(yīng)器1 的第一處理區(qū)，間隙 174包含第二處理區(qū)。處理區(qū)以針對在上述方法中第一實施方案的反應(yīng)器沈的兩個處理區(qū)起作用。如在圖3中的指示箭頭所示，廢水通過入口端口 58進(jìn)入反應(yīng)器，流經(jīng)犧牲陽極64 中的孔72進(jìn)入第一間隙70。然后其在間隙70中徑向向外流動，沿著陰極的外周邊緣176 進(jìn)入第二間隙174。然后其流經(jīng)非犧牲陽極164中的中心開口 114，進(jìn)入外殼48的上壁M 和非犧牲陽極164之間的空隙，然后經(jīng)過流出液導(dǎo)管觀流出。如圖4所示的反應(yīng)器的第三實施方案127與圖3的反應(yīng)器1 基本相同，只是在反應(yīng)器之外的法蘭盤和軸承組件的位置和連接非犧牲陽極164與法蘭盤和軸承組件的支撐元件不同。在反應(yīng)器127中，法蘭盤和軸承組件106位于反應(yīng)器外殼48之外和之上的陰極168的軸84上。組件106具有一對水平支撐元件128，和一對將非犧牲陽極164與各個水平支撐元件相連的垂直支撐元件130。所述垂直支撐元件130穿過反應(yīng)器外殼的上壁M 中的端口，在各個端口圍繞支撐元件130安裝水密封132。在如圖5所示的反應(yīng)器的第四實施方案226中，廢水入口經(jīng)過可旋轉(zhuǎn)陰極而不是經(jīng)過犧牲陽極。反應(yīng)器具有固定于反應(yīng)器外殼48的底壁52的犧牲陽極沈4，通過間隙70 與犧牲陽極沈4的上活性表面觀6間隔開的可旋轉(zhuǎn)陰極沈8，和連接在反應(yīng)器外殼48的側(cè)壁50內(nèi)部的圓柱形非犧牲陽極66，所述非犧牲陽極通過間隙74與陰極沈8間隔開。陰極的支撐軸84在其內(nèi)部具有與廢水入口管M相連的孔110以及軸承和密封單元112，允許廢水流入孔110和經(jīng)由陰極的底壁78的開口 114流出和進(jìn)入間隙70。在該反應(yīng)器實施方案中，廢水經(jīng)過包含第一處理區(qū)的間隙70徑向向外流動，經(jīng)過包含第二處理區(qū)的間隙74，進(jìn)入外殼48的上壁M和陰極的頂壁80之間的空間，然后經(jīng)過流出液導(dǎo)管28流出。反應(yīng)器的第五實施方案未在圖中單獨示出，其與圖2A中所示反應(yīng)器沈結(jié)構(gòu)相同， 區(qū)別在于其不包括非犧牲陽極或第二處理區(qū)(或電終端69)。單一處理區(qū)通過犧牲陽極64的上表面86與可旋轉(zhuǎn)陰極68的下表面79之間的間隙70進(jìn)行限定。反應(yīng)器中的水流動路徑是通過犧牲陽極64中的孔72到間隙70，然后經(jīng)過間隙70和圍繞陰極的外周，進(jìn)入陰極上的空間88，然后經(jīng)過流出液導(dǎo)管觀流出。反應(yīng)器的陰極68的下表面79具有上述和圖7 中所述的特征，即具有凹槽82和升起的栓89以產(chǎn)生間隙70中的特定水流動特征。實施例根據(jù)本發(fā)明在實驗室規(guī)模的設(shè)備中處理廢水樣品。對原料和流出液以及一些情況下的污泥的污染物/參數(shù)進(jìn)行各種測量。結(jié)果總結(jié)如下。實施例1處理城市污水的樣品。原料的碳質(zhì)BOD為169mg/L，流出液的碳質(zhì)BOD為20mg/L。 流出液的總懸浮物為8mg/L。流出液的糞大腸菌含量為小于1菌落/IOOml的檢測測量限值。實施例2處理另一個城市污水樣品。測量結(jié)果示于表1中。表 1
測試原料流出液污泥Fe(mg/L)0. 153總固體(mg/L)18016總 BOD(mg/L)27040糞大腸菌(菌落/100ml)3000000< 1002400000標(biāo)記〃 一“表示參數(shù)未測量實施例3處理5個5-加侖地下礦井水的樣品。測量了原料和處理過的流出液以及在樣品4 和5中污泥中的各種元素的水平。測試結(jié)果示出于表2和3中。在極少的情況下，金屬含量增加，例如鐵、錳和鈉。這是由于來自犧牲陽極的這些元素的增加或者在處理過程中的化學(xué)劑量的增加。表 權(quán)利要求
1.一種污水處理設(shè)備，包括(a)電凝聚反應(yīng)器，所述電凝聚反應(yīng)器包括(i)反應(yīng)容器，所述反應(yīng)容器具有用于水流入的入口和用于水從所述反應(yīng)容器流出的出口 ；( )犧牲陽極；(iii)可旋轉(zhuǎn)陰極；(iv)非犧牲陽極；(ν)在所述犧牲陽極和所述陰極之間的第一間隙，所述第一間隙包括位于所述入口下游的第一處理區(qū)，所述犧牲陽極和陰極適于跨越所述第一間隙施加第一電壓；(vi)在所述非犧牲陽極和所述陰極之間的第二間隙，所述第二間隙包含位于所述第一處理區(qū)下游的第二處理區(qū)，所述非犧牲陽極和所述陰極適于跨越所述第二間隙施加第二電壓，由此水通過所述反應(yīng)容器的流動路徑為從所述入口到所述第一處理區(qū)，然后到所述第二處理區(qū)，再到所述出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述反應(yīng)容器為圓柱形的，具有圓周側(cè)壁、底壁和頂壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述頂壁是錐形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述入口穿過所述反應(yīng)容器的所述底壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述犧牲陽極具有穿過其中的孔，用于使水從所述入口流到所述第一處理區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述非犧牲陽極是圓柱形的并且與所述圓周側(cè)壁相鄰。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述陰極圍繞基本垂直的軸可旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述陰極是圓柱形的，并且具有底壁、頂壁和圓周側(cè)壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一間隙位于所述犧牲陽極的所述上表面與所述陰極的所述下表面之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述第二間隙位于所述陰極的圓周側(cè)壁和所述非犧牲陽極之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述出口在所述反應(yīng)容器的頂壁中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述陰極是圓盤，具有底表面、頂表面和外周表
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述非犧牲陽極是具有上表面和下表面的盤，所述陽極在所述反應(yīng)容器的所述圓周側(cè)壁之間延伸并且在其中具有用于水流動的孔。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二反應(yīng)區(qū)位于所述陰極的上表面和所述非犧牲陽極的下表面之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述陰極沿著與其旋轉(zhuǎn)軸平行的方向可移動。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述非犧牲陽極沿著與所述陰極的旋轉(zhuǎn)軸平行的方向可移動。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述陰極具有軸，所述軸與所述非犧牲陽極可旋轉(zhuǎn)連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述陰極的軸與所述非犧牲陽極通過位于所容器內(nèi)的連接器可旋轉(zhuǎn)連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述陰極的軸與所述非犧牲陽極通過位于所述反應(yīng)容器外的連接器可旋轉(zhuǎn)連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述陰極在軸上可旋轉(zhuǎn)，并且所述陰極和軸具有在其中的孔以用于使水流入所述第一處理區(qū)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述犧牲陽極是非旋轉(zhuǎn)的。
22.根據(jù)權(quán)利要求1或21所述的設(shè)備，其中所述非犧牲陽極是非旋轉(zhuǎn)的。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括用于施加所述第一電壓和所述第二電壓的電源裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括接收來自所述電凝聚反應(yīng)器出口的流出液以將固體與清潔水分離的分離器。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的設(shè)備，其中所述分離器是具有圓柱形側(cè)壁、上壁和錐形底壁的澄清器。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的設(shè)備，其中在所述澄清器中的入口導(dǎo)管具有截面積大于所述導(dǎo)管的內(nèi)截面積的開口。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的設(shè)備，其中所述澄清器中的所述入口導(dǎo)管開口方向向上。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述澄清器在其頂端具有與上部出口導(dǎo)管相連的上部出口以及在其底端具有與下部出口導(dǎo)管相連的下部出口。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的設(shè)備，其中所述上部出口是固體出口，所述下部出口是清潔水出口。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的設(shè)備，其中所述上部出口是清潔水出口，下部出口是固體出口。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，還包括與所述上部出口導(dǎo)管操作連接的第一泵和與所述下部出口導(dǎo)管操作連接的第二泵。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，還包括與所述水出口泵操作連接的所述澄清器的上壁上的水位傳感器。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一電壓大于所述第二電壓。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一電壓等于所述第二電壓。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一電壓小于所述第二電壓。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述可旋轉(zhuǎn)陰極具有基本垂直于所述陰極的旋轉(zhuǎn)軸的活性面，所述活性面具有中心和外周，所述活性面具有限定從所述中心到所述外周的多個水流動路徑的表面特征。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中所述表面特征包括通道。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中所述通道是彎曲的或是直的。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中所述通道從所述面的所述中心向所述面的所述外周向外張開。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中所述表面特征包括栓。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中所述栓在平行于所述陰極的所述面的平面上是圓形的。
42.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括用于向待處理水中添加電解質(zhì)的電解質(zhì)源。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中所述電解質(zhì)是氯化鈉。
44.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括用于向待處理水中添加過氧化氫的過氧化氫源。
45.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括向離開所述反應(yīng)容器的水中添加絮凝劑的絮凝劑源。
46.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括向離開所述反應(yīng)容器的水中添加凝聚劑的凝聚劑源。
47.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述非犧牲陽極的至少一部分被Ti02涂覆。
48.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述陰極的至少一部分被Ti02涂覆。
49.一種污水處理設(shè)備，包括(a)電凝聚反應(yīng)器，所述電凝聚反應(yīng)器包括(i)反應(yīng)容器，所述反應(yīng)容器具有用于水流入的入口和用于水從所述反應(yīng)容器流出的出口 ；( )犧牲陽極；(iii)具有活性表面的可旋轉(zhuǎn)陰極；(iv)在所述犧牲陽極和所述陰極的所述活性表面之間的間隙，所述間隙包括位于所述入口下游的第一處理區(qū)，所述陽極和所述陰極適于跨越所述間隙施加電壓，所述陰極的所述活性表面具有限定多個穿過所述間隙的水流動路徑的表面特征。
50.一種接收來自電凝聚反應(yīng)器的水性流出液的澄清器，所述澄清器包括(a)圓柱形側(cè)壁、上壁和錐形底壁；(b)延伸到所述澄清器中的入口導(dǎo)管，所述入口導(dǎo)管在所述澄清器內(nèi)的開口的截面積大于所述導(dǎo)管的內(nèi)截面積；(c)在上壁中與出口導(dǎo)管連接的第一出口導(dǎo)管；和(d)在底壁中與第二出口導(dǎo)管連接的第二出口部。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的澄清器，其中第一泵與所述第一出口導(dǎo)管操作連接和第二泵與所述第二出口導(dǎo)管操作相連，所述第一和第二泵適于在所述澄清器中產(chǎn)生部分真空。
52.一種污水處理方法，包括以下步驟(a)提供電凝聚反應(yīng)器，所述電凝聚反應(yīng)器具有水入口、水出口、位于犧牲陽極和旋轉(zhuǎn)陰極之間并包含第一處理區(qū)的間隙和位于所述旋轉(zhuǎn)陰極和非犧牲陽極之間并包含第二處理區(qū)的間隙；(b)施加跨越所述第一處理區(qū)的第一電解電壓和跨越所述第二處理區(qū)的第二電解電壓；和(c)使所述水從所述入口流入，經(jīng)過所述第一處理區(qū)，然后經(jīng)過所述第二處理區(qū)，再經(jīng)過所述出口流出。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，還包括向所述待處理水中添加電解質(zhì)。
54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，還包括向所述待處理水中添加過氧化氫。
55.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，還包括向所述離開所述反應(yīng)容器出口的水中添加絮凝劑或凝聚劑。
56.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，還包括調(diào)整所述陰極的位置以實現(xiàn)跨越所述第一間隙的期望距離。
57.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，還包括使來自所述電凝聚反應(yīng)器的所述流出液流經(jīng)分離器并將固體與清潔水相互分離。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中所述分離器是與固體流出泵和水流出泵操作連接的澄清器。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，還包括操作所述固體流出泵和所述水流出泵從而在所述澄清器和處理隊列中產(chǎn)生部分真空。
全文摘要
一種污水處理設(shè)備(20)，具有電凝聚反應(yīng)器(26)和接收所述反應(yīng)器的流出液的澄清器(30)。所述反應(yīng)器具有入口(58)和出口(62)的反應(yīng)容器(48)，犧牲陽極(64)，可旋轉(zhuǎn)陰極(68)和非犧牲陽極(66)。位于犧牲陽極和陰極之間的第一間隙(70)包含第一水處理區(qū)。位于陰極和非犧牲陽極之間的第二間隙(74)包含第二水處理區(qū)。水流動路徑是從入口到第一處理區(qū)，然后到第二處理區(qū)，再到出口。在澄清器中，反應(yīng)器流出液被分離成清潔水和污泥。
文檔編號C02F1/463GK102333729SQ200980157410
公開日2012年1月25日 申請日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者蘭德爾·C·德盧卡, 蘭德爾·J·布瓦萊 申請人:博伊德污水科技有限公司