本公開總體上涉及水處理，更具體地，涉及用于處理工業(yè)和近海海洋廢水的電凝設(shè)備。

電凝可用于廢水的處理。電凝涉及使用電流來去除廢水中的污染物。本文使用的術(shù)語“廢水”包括即使污染物可能不一定對健康有害但人們可能希望從中去除污染物的任何水流。污染物可包括重金屬、細(xì)菌、生化需氧量(BOD)、化學(xué)需氧量(COD)、總?cè)芙夤腆w(TDS)、總懸浮固體(TSS)、病毒、農(nóng)藥、砷、MTBE和氰化物。污染物可通過電荷來懸浮在水中。由于電凝不涉及使用化學(xué)或生物添加劑，因此它是一種環(huán)境安全的處理方法。

附圖說明

通過結(jié)合附圖的以下描述中，本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例的各個(gè)方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見，其中：

圖1A和1B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電凝反應(yīng)器設(shè)備的兩個(gè)視圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電凝反應(yīng)器設(shè)備的部件的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電極包裝框架的立體圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的端部凸緣和電極的剖視圖。

圖5和圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括具有多個(gè)電極板的電極包裝框架的電凝反應(yīng)器設(shè)備的立體圖。

圖7是包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電極包裝框架的電凝反應(yīng)器設(shè)備的立體圖。

具體實(shí)施方式

廢水處理涉及受污染的廢水流經(jīng)由電凝(EC)裝置的通過。傳統(tǒng)的EC裝置包括具有以豎直堆疊配置布置的一對或多對導(dǎo)電金屬板的電解電池。每個(gè)這樣的對包括用作陰極的板和用作陽極電極的另一板。電極浸沒在待處理的水中。陽極可獲得為鐵、鋼、不銹鋼、鋁、鈦、鈦合金或其它閥金屬基材。

當(dāng)電流施加到電解電池時(shí)，陽極材料將由于陽極表面處的氧化而開始電化學(xué)溶解/侵蝕，而陰極表面將經(jīng)歷鈍化并且不會(huì)溶解。溶解的陽極稱為“犧牲電極”。犧牲電極在水中連續(xù)釋放(鐵)離子。釋放的離子使廢水流中懸浮的污染物的電荷不穩(wěn)定。這通過產(chǎn)生聚集體或絮凝顆粒來啟動(dòng)凝結(jié)過程，其中所述聚集體或絮凝顆粒是用于隨后從溶液中掉落的污染物的成核位點(diǎn)。這些絮狀顆粒或絮凝物通過在室中或在電解質(zhì)浴中的浮選或重力沉降來控制。

傳統(tǒng)的EC裝置包括具有以豎直堆疊配置布置的多個(gè)金屬電極板或電極的罐，其中電極可彼此平行地布置。定期更換電極是重要的。例如，在由設(shè)置有電催化涂層的導(dǎo)電非催化基材制成的電極的情況下，由于消耗、從基材分離、在與電催化涂層接觸的區(qū)域中基材本身的鈍化或出于其它原因，涂層可能隨時(shí)間失活。傳統(tǒng)的EC裝置相當(dāng)大并且依賴于需要大量維護(hù)的溶解空氣浮選技術(shù)。它們還需要固體卸載/處理物流，而典型的海上石油和天然氣平臺運(yùn)營商不愿意管理。因此，EC技術(shù)尚未廣泛應(yīng)用于海上油氣平臺的廢水處理。

相應(yīng)地，需要一種耐用且在其壽命內(nèi)需要最少維護(hù)的EC裝置。其應(yīng)能夠在相對小的地表面區(qū)域中實(shí)施，由此使其能夠船載地用于小型船舶上。其應(yīng)容易且有效地由容易獲得的部件制成和制造。其應(yīng)對于海上操作員進(jìn)行日常維護(hù)而言是成本有效和安全的。

本發(fā)明的各方面至少解決上述問題和/或缺點(diǎn)，并且提供至少以下優(yōu)點(diǎn)。相應(yīng)地，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了用于流體流處理的方法和電凝反應(yīng)器(ECR)設(shè)備。

根據(jù)實(shí)施例，提供了用于流體流處理的ECR設(shè)備。流體流可包括廢水流或任何其它液體流，例如重金屬液體流。ECR設(shè)備包括：(A)圓柱形電池；以及(B)電極包裝框架。電池包括用于接收電極包裝框架的圓柱形或鼓狀腔室或主體。電極包裝框架可包括：(i)一對相對的插入件，其中每個(gè)插入件包括多個(gè)插入開口；以及(ii)包括多個(gè)電極板的電極堆疊。每個(gè)電極板水平地堆疊在形成于該對相對的插入件上的一對相對的插入開口內(nèi)。電極包裝框架插入電池體內(nèi)。

每個(gè)插入件的外側(cè)壁是彎曲的。插入開口可限定或形成在每個(gè)插入件的內(nèi)側(cè)壁上。每個(gè)電極板或電極可位于距相鄰電極預(yù)定距離處。此外，每個(gè)電極可與相鄰電極等距。每個(gè)插入件可為基本上半月形或月牙形的。每個(gè)插入件被配置為非導(dǎo)電、可移除且可替換的。每個(gè)插入件被配置為將廢水僅轉(zhuǎn)移到多個(gè)電極板的有效區(qū)域。

插入件的外側(cè)壁包括一個(gè)或多個(gè)插入孔或開口。電池包括圓柱形側(cè)壁，其中電池的圓柱形側(cè)壁還包括一個(gè)或多個(gè)開口。當(dāng)電極包裝框架插入電池內(nèi)時(shí)，插入件的外側(cè)壁上的每個(gè)開口與電池的圓柱形側(cè)壁上的相應(yīng)開口對準(zhǔn)以形成通孔。ECR設(shè)備可包括鎖定裝置。鎖定裝置可被擰入通孔中以將電極包裝框架牢固地聯(lián)接到電池體。

電極板包括一對上端子電極和下端子電極。多個(gè)雙極電極板堆疊在端子電極的中間。每個(gè)電極板與相鄰的電極板水平對準(zhǔn)地堆疊。導(dǎo)體棒可附接到至少一個(gè)或兩個(gè)端子電極。

ECR設(shè)備還包括第一凸緣和第二凸緣。每個(gè)凸緣被配置為密封圓柱形電池的第一端和第二端。第一端部凸緣和第二端部凸緣中的每個(gè)還包括多個(gè)整體式引流器。引流器被配置為促進(jìn)廢水在電池內(nèi)的蛇形流動(dòng)。

根據(jù)另一實(shí)施例，公開了用于處理流體流的方法。本方法涉及：將加壓鹽水海水流與流體流組合以形成工藝流；使工藝流通過本文所述的ECR設(shè)備，以通過使用電極使工藝流經(jīng)歷電解從而促進(jìn)絮凝沉淀物的形成，其中絮凝沉淀物包含懸浮的固體污染物。另一方面，本方法涉及使流體廢物流通過ECR設(shè)備，而不將其與加壓鹽水海水流組合。

本方法還涉及沉淀絮凝沉淀物并從可操作地連接到ECR設(shè)備的沉降槽排出基本上不含污染物的上清液。

本方法還涉及將每對相對的插入開口定位在與相鄰的一對相對的插入開口相距預(yù)定且相等的距離處，以便于每個(gè)電極板之間的工藝流的均勻且相等的流動(dòng)。在ECR設(shè)備中促進(jìn)工藝流的蛇形流動(dòng)。

本方法還涉及在高壓條件下原位清潔電極板。

圖1A和1B是根據(jù)示例性實(shí)施例的ECR設(shè)備的兩個(gè)視圖。ECR設(shè)備100可包括圓柱形或管狀電池110。電池110可方便地用一對第一可移除凸緣和第二可移除凸緣或端子接入蓋106和108來密封。與具有在類似壓力下可能易于彎曲的扁平體的常規(guī)EC裝置不同，電池110被配置為圓柱形形狀以便經(jīng)受較高的流體/流體靜壓力。方便地，電池110可由任何圓柱形或管狀結(jié)構(gòu)制造。例如，電池110可由任何工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或通?？捎玫牟考?例如管)制造。電池110包括流體入口102和流體出口104。

電池110可由任何合適的非腐蝕性和非導(dǎo)電材料制成。電池110可由例如PVC、其它塑料或涂覆的金屬制造。電池110可具有任何合適的尺寸/長度/直徑。

圖2示出了ECR設(shè)備的示例性部件200。部件200可包括如前所述的管狀/圓柱形電池110。電池110包括位于與電池110相切的下象限上的流體入口102和位于與電池110相切的頂象限處的流體出口104。電池110還包括用于容納多個(gè)電極的電極包裝框架202。

參照圖2和圖3，電極包裝框架202可包括一對非導(dǎo)電插入件302A和302B。插入件302A、302B可由聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或另一種合適的非導(dǎo)電材料制成。

插入件302A的內(nèi)側(cè)壁布置成使得面向插入件302B的內(nèi)側(cè)壁。插入件302A可與插入件302B間隔開預(yù)定距離。每個(gè)插入件302A、302B的內(nèi)側(cè)壁可包括多個(gè)凹槽或開口(未示出)。插入件302A、302B布置成使得插入件302A上的插入開口與插入件302B上的插入開口基本上對準(zhǔn)，從而形成相應(yīng)的一對插入開口。每個(gè)插入開口對與相鄰的插入開口對間隔開預(yù)定距離。插入開口的尺寸可被確定為牢固地接收電極板204A、204B(統(tǒng)稱為“電極”)。預(yù)定距離可基本上等于一個(gè)或多個(gè)電極的寬度。插入件302A、302B被配置為將流體流動(dòng)僅轉(zhuǎn)移到電極的有效區(qū)域并且可使電極的非導(dǎo)電或死區(qū)最小化。由于插入件302A、302B可隨著使用和隨著時(shí)間而磨損，因此它們被設(shè)計(jì)為容易且方便地由操作者移除和替換。這還可增加ECR設(shè)備的操作壽命。

插入件302A、302B的外側(cè)壁可具有對應(yīng)于電池110的內(nèi)徑的幾何形狀。例如，外側(cè)壁可為彎曲的。插入件302A、302B的內(nèi)側(cè)壁可為基本上平坦的，以使得插入件302A、302B為基本上新月形的。如圖7所示，插入件302A、302B可包括用于接收電極的多個(gè)凹槽或開口203。

插入件302A、302B可焊接到電池110。插入件302A、302B可被定尺寸為使得它們可通過施加合適的力而插入電池110內(nèi)。插入件302A、302B可包括用于接收合適的鎖定或緊固機(jī)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)插入孔208。電池110還可包括位于相對側(cè)壁上的一對電池開口222。插入件302A、302B定位在電池110中，以使得插入孔208與每個(gè)電池側(cè)壁上的電池開口222對準(zhǔn)，從而形成用于接收插入件緊固或鎖定裝置216、218的通孔。插入件鎖定裝置216、218可包括任何合適的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，鎖定機(jī)構(gòu)可包括六角頭螺栓/墊圈/O形環(huán)組件。這種布置便于插入件302A、302B隨著時(shí)間的推移而老化時(shí)周期性地更換插入件302A、302B。

如圖5和圖6中所示，電極包裝框架202可插入電池110內(nèi)。電極包裝框架202包括具有多個(gè)平面雙極金屬板204B和一對端子電極204A的電極堆疊。雙極金屬板204B用作可消耗電極。電極板204A、204B可彼此平行地布置。并且，電極204A、204B可布置成使得每個(gè)電極板204A、204B可從電池110單獨(dú)地移除。這允許操作者根據(jù)需要方便地替換或重新激活電極204A、204B。如圖5中所示，一對導(dǎo)體或電流分布條206可焊接到上部和下部端子電極204A的非反應(yīng)表面上。

參照圖3，多個(gè)雙極性電極板204B夾在一對上部和下部端子電極板204A之間或中間。端子電極204A位于與中間電極204B相同的平面中，以限定用于待處理流體的多個(gè)接觸表面。端子電極204A被配置為僅基于流體或廢水處理循環(huán)中的階段用作陽極或陰極。然而，中間電極204B是雙極的，其中一個(gè)平面或平坦側(cè)面可為陽極，同一電極204B的另一個(gè)平面或平坦側(cè)面可為陰極。電極204B的電極性可周期性地反轉(zhuǎn)以交替磨損模式，以使得每個(gè)電極204B均勻磨損。

端子電極板204A可比中間電極204B薄，因?yàn)樗鼈兊哪p速率相對較慢。中間電極204B和端子電極204A可包括鐵、鋼、碳、銅、鋁、陶瓷、鈦、鈦合金或其它閥金屬的基底。端子電極204A可設(shè)置有表面外加電催化涂層，表面外加電催化涂層包含錫、釕、銥、鈀、鈮或其它電催化材料的氧化物的混合物，以在仍然攜帶電流的同時(shí)降低它們的溶解速率并延長其使用壽命。其使用壽命的延長有助于節(jié)省寶貴的成本。電極204B和端子電極204A可布置成插入件302A、302B之間的預(yù)定協(xié)調(diào)間隔。

電極204A、204B以水平布置堆疊。這種水平布置確保了電極204A、204B的相對較大的表面面積可用于消耗/利用。這能夠提高操作性能。此外，與常規(guī)EC裝置不同，電極204A、204B不必被密封。有利地，可以利用電極204A、204B的幾乎整個(gè)表面面積，即，大約95％或更多的表面面積。另一方面，小于70％的電極表面積可用于傳統(tǒng)的板和框架EC裝置中。電極204A、204B的更大的表面積的利用可潛在地轉(zhuǎn)化為電極的鋼或其它材料的量的減少。例如，如果需要10平方英尺的有效面積(10個(gè)板，每個(gè)為1平方英尺)，則使用本發(fā)明的實(shí)施例將僅需要10個(gè)板，每個(gè)為1.05平方英尺或總共10.50平方英尺。這與常規(guī)EC裝置形成對比，在70％的利用率下，將需要10個(gè)板，每個(gè)為1.43平方英尺或14.30平方英尺。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，十五個(gè)電極板(形成14個(gè)電池)可放置在電極包裝框架202中。每個(gè)板可具有193.5平方英寸(長度＝18"，寬度＝8 3/4"，厚度＝1/4")的有效表面積，同時(shí)提供每電池3600L/天的設(shè)計(jì)流量。

導(dǎo)體或電流分布條206可焊接在上部和/或下部端子電極204A的外部或非反應(yīng)表面上。導(dǎo)體條206可延伸跨過端子電極204A的長度，該導(dǎo)體條206可有利于最佳的電流分布并且容易連接到電源(未示出)。導(dǎo)體條206促進(jìn)流經(jīng)電極204A、204B的電流的平均和均勻分布，以促進(jìn)在端子和中間電極204A、204B的表面上的均勻消耗。

返回參照圖2，導(dǎo)體條206可延伸穿過第一端部凸緣106。為了提高安全性，端子電極板204A可在第一端子接入蓋處終止于單獨(dú)的總線連接。整流器(未示出)可用于從合適的電源獲取交流電流，對交流電流進(jìn)行整流，并且向連結(jié)件提供直流電流(DC)。所需的電壓和電流的量可取決于待處理的廢水的體積和已知污染物的類型和濃度。為了獲得電極204A、204B的最佳性能和均勻磨損，來自整流器的電壓可周期性地被反轉(zhuǎn)。有利地，可在端子電極204A處施加反向DC電流極性以用于促進(jìn)從流體流中的電極204B的任一表面的均勻溶解，從而用于懸浮固體的消毒和絮凝/團(tuán)聚的目的，而不需要任何額外的外部凝結(jié)劑。并且，相反的極性具有原位清潔效應(yīng)以去除不需要的沉積物和金屬垢，從而提供更均勻的表面來進(jìn)行電解。已經(jīng)觀察到，0.03至0.20ASI的電流密度可產(chǎn)生足夠的絮凝物，以產(chǎn)生良好的凝結(jié)和更好的固體和液體的分離。

每個(gè)端子電極總線連接可包括保護(hù)蓋226。蓋226可保護(hù)操作者免受沖擊并且保護(hù)連接免受環(huán)境因素的影響。用于在端子電極與電源之間進(jìn)行電連接的連接裝置228(例如，接入插頭)可設(shè)置在端子接入蓋226的拐角處。接入插頭228可包括絕緣殼體，絕緣殼體具有適配到出口中的孔中的金屬銷。

第一端子和第二端子接入蓋或端部凸緣106、108是簡單的螺栓開/閉閉合件。方便地，電池110不需要高壓柱塞來實(shí)現(xiàn)不漏(leak tight)狀態(tài)。螺栓開/閉閉合件凸緣裝置便于電極堆疊的前端接近。此外，其有助于快速更換中間電極204B和端子電極204A。一對密封件，例如O形環(huán)212可用于將第一端部凸緣106和第二端部凸緣108密封到電池110。每個(gè)端部凸緣106、108可使用合適的凸緣緊固裝置214來保持就位。例如，端部凸緣106、108可用多個(gè)螺栓(例如，16個(gè)螺栓)、平墊圈、板、鎖緊墊圈和螺母來保持就位。這些凸緣緊固裝置214可穿過端部凸緣106、108上的開口210擰緊，并且可通過電池110上的螺柱或柱(未示出)固定。螺栓端部凸緣106、108簡化了ECR設(shè)備的組裝和拆卸。端部凸緣106、108可設(shè)置有提升吊耳(lug)230。提升吊耳230可設(shè)置有開口。可以理解，當(dāng)電極包裝框架202(其中有電極204A、204B)被插入到電池內(nèi)時(shí)，ECR設(shè)備200的重量大大增加。因此，為了便于方便的處理和運(yùn)輸，可將合適的鉤(例如J形鉤(未示出))插入到提升吊耳230的開口中。一鏈條可附接到鉤，以便于方便地提升或吊起ECR設(shè)備200。

每個(gè)端部凸緣106、108可通過僅移除凸緣緊固裝置214而容易且方便地打開。通過僅打開第一端部凸緣106來接近電極包裝框架202可以使可能的。此外，由于兩個(gè)端子電極204A被配置在相同的取向上并且定位成靠近第一端部凸緣106，所以僅需要移除第一端部凸緣106來完成任何維護(hù)。電極204B和端子電極204A可容易地接近以用于日常維護(hù)和原位置換。此外，如果需要，則可移除單個(gè)電極204A、204B，而不必移除任何其它電極板。

現(xiàn)在參照圖4，端子導(dǎo)體條206可用合適的密封機(jī)構(gòu)(例如O形環(huán)404)密封到端部凸緣。端部凸緣106、108還可包括整體式引流器402。引流器(diverter)402可為配置在端部凸緣106、108上的切口或切面以提供層工藝流流動(dòng)。引流器402可配置為使得待處理的流體流以蛇形方式在電極堆疊的基部和電極堆疊的頂部之間流動(dòng)?？赏ㄟ^確保電極204A、204B布置成順序地水平布置并且通過確保電池在底部僅具有一個(gè)入口并且在電池頂部具有一個(gè)出口來提供穿過所有電極的流體流的連續(xù)流動(dòng)。這種布置在水平布置的電極204A、204B的整個(gè)寬度上允許無阻礙的層流。

根據(jù)另一實(shí)施例，本文中公開了用于處理流體流的方法。本方法包括提供如前所述的ECR設(shè)備的實(shí)施例以便于流體流的處理。流體流可在與管狀電池相切的下象限上進(jìn)入ECR設(shè)備，并且其可在與電池相切的頂象限處離開電池。ECR設(shè)備可通過電化學(xué)氧化以及通過懸浮顆粒的凝結(jié)來使來自工藝流的懸浮固體團(tuán)聚，從而對各種形式的細(xì)菌進(jìn)行消毒。更具體地，與需要附加氣體處理或其它固體去除設(shè)備的大氣浴或靜態(tài)配置相反，ECR設(shè)備可用于加壓工業(yè)工藝中。

在一個(gè)方面，加壓鹽水海水可與流體流組合以形成工藝流。加壓的海水流為某些電化學(xué)反應(yīng)提供已知的鹽度，并且其改善廢水流的電導(dǎo)率以降低電池電壓和功率。ECR設(shè)備還可在沒有在更高的操作電壓(功率)下添加鹽水海水并且不形成氯消毒化合物的情況下操作?？梢孕纬衫鐨溲趸铩⑦^氧化物等其它氧化劑以提供所需的消毒。

工藝流的處理可能需要除去增加至生物需氧量(BOD)和化學(xué)需氧量(COD)的污染物。其還可能需要除去固體廢物以及除去和破壞如糞大腸菌群的有害細(xì)菌。這些污染物是可溶的和不溶的。那些可溶性化合物用如氯、次氯酸鹽、臭氧和過氧化物的強(qiáng)氧化劑進(jìn)行化學(xué)處理。這種初始處理步驟可在使流體流通過ECR設(shè)備之前進(jìn)行。申請人的OmnipureTM系統(tǒng)可用于這種初始處理步驟。

下一個(gè)處理步驟可包括從進(jìn)一步含有這些污染物(BOD、COD、糞大腸菌等)的工藝流中除去固體物質(zhì)。ECR設(shè)備有助于產(chǎn)生促進(jìn)這些固體的去除的環(huán)境。固體物質(zhì)可為細(xì)膠體顆粒。

當(dāng)工藝流穿過ECR設(shè)備時(shí)，DC在水平布置的電極堆疊之間通過。在電解過程中，陽極將電化學(xué)地溶解/腐蝕，而陰極將進(jìn)行鈍化而不溶解。陽極/犧牲電極在水中連續(xù)產(chǎn)生離子。這些釋放的離子通常是金屬氫氧化物(并且通常為氫氧化鐵)。釋放的離子使細(xì)小懸浮膠體顆粒的負(fù)電荷不穩(wěn)定，并且懸浮的膠體固體容易被吸引到金屬陽離子。這些金屬離子充當(dāng)核以將負(fù)載電子的膠體顆粒一起吸引成絮凝物沉淀物。這產(chǎn)生更大、更重的絮凝物，而該流然后可通過重力在收集箱中沉降，并且經(jīng)處理的水準(zhǔn)備被排出。經(jīng)處理的流體或上清液基本上不含污染物。

使用ECR設(shè)備的流體處理的一個(gè)新穎方面是以最少量的金屬/電極消耗形成最佳尺寸的附聚顆?；蛐跄?。這能夠延長可消耗電極的壽命，并且還能夠最小化電功率的使用。另外，一旦形成絮狀物，則液體流中的湍流被最小化，因此聚集的絮狀物不會(huì)分裂并且能夠容易被沉降。最佳尺寸的絮狀物的形成可通過以下方式來促進(jìn)，即：a)確保電極包裝框架中的電極布置在水平面中并且以預(yù)定距離適當(dāng)?shù)亻g隔開；b)控制流體流的速度；以及c)通過在端部凸緣上提供引流器來促進(jìn)對蛇形廢水流的方向的適當(dāng)改變。

氫氣是ECR設(shè)備中電凝工藝的反應(yīng)的副產(chǎn)物。在ECR設(shè)備中產(chǎn)生的氫比流體流/工藝流液體更輕。氫由于其相對于廢水流的密度而以較高的速度移動(dòng)。因此，添加的氫像煙囪或文丘里效應(yīng)一樣起作用，并且當(dāng)廢水流通過ECR設(shè)備的底部蛇形地流到頂部時(shí)，增加了速度，而這能促進(jìn)電極板的清潔并且還降低了電極板之間的電阻以及總工作電壓。

端部凸緣中的引流器可允許連續(xù)的工藝流被引導(dǎo)到電池內(nèi)的蛇形流中。電極的順序水平布置以及具有一個(gè)入口和一個(gè)出口的電池可允許連續(xù)流流過所有電極板。流動(dòng)的短路可通過按電極的順序和水平布置的蛇形流動(dòng)來防止。此外，其能夠防止鱗片或沉積物的形成，其中鱗片或沉積物可能不允許流的跨過所有電極板的均勻分布，例如當(dāng)板如在常規(guī)EC裝置中那樣以垂直布置定向時(shí)發(fā)生的。在這種常規(guī)布置中，流入可等于流出，但是其不保證在每對板之間的均勻和相等的流動(dòng)。在最壞的情況下，流動(dòng)可在堆疊中的一對或多對板之間被限制或甚至停止，但是操作者可能不知道這種情況。另一方面，如本文所討論的，供給到ECR設(shè)備的電源可由板載PLC(可編程邏輯控制器)控制。對于ECR設(shè)備的工藝流和電壓可被連續(xù)地監(jiān)測。因此，如果流動(dòng)在任何兩個(gè)電極板之間受到限制或停止，則能夠在過熱和ECR設(shè)備中的氫氣可能爆炸之前使用常規(guī)技術(shù)(例如增加的電壓)來使操作者立即意識到。

離開ECR設(shè)備的處理過的流可被管道輸送到脫氣容器。這允許氫氣的排出。脫氣步驟可進(jìn)一步增強(qiáng)絮凝顆粒被重力分離的能力。絮凝顆?？稍诿摎馊萜飨路降某两挡壑蟹蛛x。沉降槽可具有傾斜的底部以積聚沉降的固體以便移出和進(jìn)一步處理，因?yàn)锽類消毒的固體可適合在填埋場排放。在沉降槽的頂部處，上清液可具有滿足排放要求的質(zhì)量，并且可從處理系統(tǒng)釋放。例如，處理工藝可提供國際海事組織(IMO)的MEPC.159(55)和MEPC 227(64)要求內(nèi)的良好的上清質(zhì)量，同時(shí)消除處理來自原始的未處理流入物的廢物固體的需要。

根據(jù)另一實(shí)施例，ECR設(shè)備在高壓和高速模式下的操作通過ECR設(shè)備的電池的管狀設(shè)計(jì)來促進(jìn)。根據(jù)實(shí)施例，公開了用于電極堆疊的新型清潔程序。這種方法涉及使水在高壓條件下從電池底部的入口通過。水被允許向上流過電極堆疊中的電極，并通過電池頂部的出口流出。該處理還涉及在高壓條件下用空氣洗滌電極堆?？諝鈴某隹谕ㄟ^并允許向下流動(dòng)通過電極堆疊中的電極并通過入口離開。清潔程序在高壓條件(約80psi至約120psi)下以預(yù)定的時(shí)間間隔進(jìn)行。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，分別在向前和向后沖洗期間，ECR設(shè)備內(nèi)部壓力保持在約15psi和35psi，同時(shí)提供80psi的空氣洗滌。

ECR設(shè)備可在基本上高壓條件下在原位經(jīng)受清潔，并且與可比的基于罐的常規(guī)EC裝置不同，在電池的主體上沒有任何泄漏和物理變形。例如，各種部件(即端子和中間電極、導(dǎo)體棒、O形環(huán)密封件、螺柱等)可承受高壓反沖并且可表現(xiàn)出均勻的磨損。電極的尺寸變化和重量損失在整個(gè)電極堆疊中可為相等的。電極沒有表現(xiàn)出水錘效應(yīng)的任何可見指示。根據(jù)實(shí)施例，電極的極性應(yīng)在操作期間周期性地反轉(zhuǎn)(至少每15分鐘一次)，以便獲得電極的最佳性能和均勻磨損。

作為在操作循環(huán)之間的按序的高壓空氣和水反沖洗凈化的結(jié)果，縮放被最小化并且電極可更有效地操作，而沒有長時(shí)間的手動(dòng)清洗。工作電壓可與工作小時(shí)成比例地增加，并且當(dāng)刻度被移除時(shí)，可減小刻度和工作電壓的累積。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，清潔過程確保了電極板在必需的操作條件下可在不必更換之前操作超過1500個(gè)操作小時(shí)。

清潔可使用本領(lǐng)域已知的各種控制系統(tǒng)來自動(dòng)地進(jìn)行。這種高壓清潔方案有助于連續(xù)產(chǎn)生高帶電粒子，并且可最小化電極的手動(dòng)清潔。這還可最小化操作者維護(hù)/手動(dòng)清潔并且可基本上減少任何設(shè)備停機(jī)時(shí)間。自動(dòng)清潔過程還可提供更好和更均勻的清潔操作。

ECR設(shè)備是輕型模塊化系統(tǒng)，其占地面積小且易于安裝和維護(hù)。在ECR設(shè)備的構(gòu)造中涉及的成本顯著低于常規(guī)EC裝置。這是因?yàn)镋CR設(shè)備包括標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制部件而導(dǎo)致的。ECR設(shè)備的組件僅需要最少的膠合和固定裝置來保持部件。由于僅需要最小的膠合，所以泄漏發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)也被最小化。

除了顯著節(jié)約成本，ECR設(shè)備使操作者更安全地進(jìn)行日常維護(hù)以減輕危險(xiǎn)夾點(diǎn)，電極堆疊移位和手動(dòng)提起較重電極板的可能性。當(dāng)更換電極時(shí)，ECR設(shè)備可方便地允許前部進(jìn)入。ECR設(shè)備可為操作者提供保護(hù)，因?yàn)闆]有暴露的可能與人接觸的電連接或者電極板。

本文中公開的ECR設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可在用于處理廢水的任何系統(tǒng)中使用。例如，ECR設(shè)備可在美國專利第8465653號中公開的系統(tǒng)中使用，該美國專利的內(nèi)容以其整體地并入本文，以代替其中公開的電凝設(shè)備。

ECR設(shè)備可在用于廢水處理和回收的電凝應(yīng)用的范圍，例如在壓裂回流和產(chǎn)出水處理以及從各種廢物流的金屬和污染物(例如磷酸鹽)去除中使用。

提供以下參考附圖的描述以幫助全面理解由權(quán)利要求書及其等同物限定的本發(fā)明的示例性實(shí)施例。相應(yīng)地，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對本文中描述的實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修改。此外，為了清楚和簡明，可省略對公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。

在以下描述和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語和詞語不限于書面意義，而是僅由發(fā)明人使用以使得能夠清楚和一致地理解本發(fā)明。相應(yīng)地，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，提供本發(fā)明的示例性實(shí)施例的以下描述僅用于說明的目的，而不是為了限制由所附權(quán)利要求書及其等同物限定的本發(fā)明的目的。

雖然根據(jù)“包括(comprising)”、“含有(containing)”或“包含(including)”來描述ECR設(shè)備和方法，但是各種部件和方法也可“基本上由各種部件和步驟構(gòu)成”或“由各種部件和步驟構(gòu)成”。特別地，本文中公開的每個(gè)數(shù)值范圍(形式“約a至約b”或等同地“約a至b”)應(yīng)被理解為闡述在更廣泛的范圍值內(nèi)涵蓋的每個(gè)數(shù)值和范圍。此外，除非專利權(quán)人另有明確和清楚的限定，否則權(quán)利要求書中的術(shù)語具有其平常的普通含義。此外，如本文中所使用的不定冠詞“一(a)”或“一個(gè)(an)”被限定為是指其引入的一個(gè)或多于一個(gè)元件。如果本說明書和可能通過引用并入本文的一個(gè)或多個(gè)專利或其它文獻(xiàn)中的詞語或術(shù)語的使用存在任何沖突，則應(yīng)采用與本說明書一致的定義。

應(yīng)當(dāng)理解，除非上下文中另有明確規(guī)定，否則單數(shù)形式“一(a)”、“一個(gè)(an)”和“該(the)”包括復(fù)數(shù)指示物。如本文所使用的，詞語“包括(comprise)”、“具有(have)”、“包含(include)”及其所有語法變體均旨在具有不排除額外的元件或步驟的開放性且非限制性的意義。應(yīng)當(dāng)理解，如本文中所使用的，“內(nèi)”、“外”、“第一”和“第二”等、“上”和“下”等是任意指定的，并且僅旨在在兩個(gè)或更多個(gè)表面、電極、覆蓋物等之間的區(qū)分，并且不指示任何特定的取向或順序。此外，應(yīng)當(dāng)理解，僅術(shù)語“第一”的使用不需要任何“第二”的存在，并且僅僅術(shù)語“第二”的使用不需要任何“第三”等的存在。

相應(yīng)地，ECR設(shè)備很好地適合于實(shí)現(xiàn)所提及以及其中固有的那些目的和優(yōu)點(diǎn)。上文中所公開的特定實(shí)施例僅是說明性的，因?yàn)楸景l(fā)明可以對受益于本文的教導(dǎo)的本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的不同但等同的方式進(jìn)行修改和實(shí)踐。此外，除了在下面的權(quán)利要求書中所描述的之外，不知在限制本文中所示的構(gòu)造或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。因此，顯然可替換或修改上面公開的特定的示例性實(shí)施例，并且所有這些變化均被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.用于流體流處理的電凝反應(yīng)器(ECR)設(shè)備，包括：

(A)電極包裝框架，其中所述電極包裝框架包括：

(i)一對相對的插入件，其中每個(gè)插入件包括多個(gè)插入開口；以及

(ii)電極堆疊，其中所述電極堆疊包括多個(gè)電極板，其中所述多個(gè)電極板包括上部和下部端子電極，并且其中每個(gè)電極板水平地堆疊在形成于所述一對相對的插入件上的一對相對的插入開口內(nèi)；以及

(B)電池，包括圓柱形側(cè)壁，其中所述電極包裝框架插入所述圓柱形電池內(nèi)，

其中，導(dǎo)體棒在水平堆疊的所述上部和下部端子電極中的每個(gè)的長度上延伸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECR設(shè)備，其中，每個(gè)插入件的外側(cè)壁是彎曲的，并且其中每個(gè)插入件開口形成在所述插入件的內(nèi)側(cè)壁上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ECR設(shè)備，其中每個(gè)電極位于距相鄰電極預(yù)定距離處。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECR設(shè)備，其中每個(gè)插入件是月牙形的。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECR設(shè)備，其中每個(gè)插入件是非導(dǎo)電的。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECR設(shè)備，其中每個(gè)插入件被配置為可拆卸和可替換的。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECR設(shè)備，其中每個(gè)插入件被配置為將所述流體流引流到所述多個(gè)電極板上的一個(gè)或多個(gè)有效區(qū)域。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ECR設(shè)備，其中所述插入件的外側(cè)壁包括一個(gè)或多個(gè)插入孔。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ECR設(shè)備，其中，所述電池的圓柱形側(cè)壁還包括一個(gè)或多個(gè)開口，并且其中當(dāng)所述電極堆疊插入所述電池內(nèi)時(shí)，每個(gè)插入孔與所述電池的圓柱形側(cè)壁上的相應(yīng)開口對準(zhǔn)以形成通孔。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ECR設(shè)備，還包括：

鎖定裝置，并且其中所述鎖定裝置被擰入所述通孔中以將所述電極包裝框架牢固地聯(lián)接到所述電池。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECR設(shè)備，其中多個(gè)雙極電極板被堆疊在所述端子電極的中間。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECR設(shè)備，其中每個(gè)電極板堆疊成與相鄰的電極板水平對準(zhǔn)，并且其中每個(gè)電極板布置在垂直于流體入口和流體出口的平面中。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的ECR設(shè)備，其中所述導(dǎo)體棒附接到所述上部和下部端子電極的外表面或上方。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECR設(shè)備，還包括：

第一凸緣和第二凸緣，其中每個(gè)凸緣被配置成密封所述圓柱形電池的第一端部和第二端部，并且其中所述導(dǎo)體棒至少延伸穿過所述第一凸緣。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的ECR設(shè)備，其中所述第一凸緣和所述第二凸緣中的每個(gè)還包括多個(gè)整體式引流器。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的ECR設(shè)備，其中所述多個(gè)整體式引流器便于所述廢水在所述電池內(nèi)的蛇形流動(dòng)。

17.用于處理流體流的方法，包括：

使所述流體流通過如權(quán)利要求1所述的電凝反應(yīng)器(ECR)設(shè)備。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括：

在使所述流體流通過所述ECR設(shè)備之前組合加壓鹽水海水流與所述流體流。

19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括：

將每對相對的插入開口形成為使其與相鄰的一對相對的插入開口具有預(yù)定且相等的距離，以便于每個(gè)電極板之間的工藝流的均勻和相等的流動(dòng)。

20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括：

提供用于所述圓柱形電池的一對端部凸緣，其中每個(gè)凸緣包括整體式引流器。

21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括：

促進(jìn)所述工藝流的蛇形流，其中所述蛇形流涉及所述流體流從所述圓柱形電池的底部處的入口到所述圓柱形電池的頂部的出口的連續(xù)和順序流動(dòng)。

22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括：

原位清潔所述電極堆疊，其中所述清潔包括：

允許加壓的水流向上流過所述電極堆疊，其中所述水從所述圓柱形電池的底部的入口通過至所述圓柱形電池的頂部的出口；以及

使加壓的空氣流向下通過所述電極堆疊，其中所述空氣從所述圓柱形電池的頂部的出口通過。

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括：

在約80psi至約120psi下清潔所述電極堆疊。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述清潔以預(yù)定的時(shí)間間隔進(jìn)行。

說明或聲明(按照條約第19條的修改)

權(quán)利要求1：權(quán)利要求1被修改為陳述“導(dǎo)體棒在水平堆疊的所述上部和下部端子電極中的每個(gè)的長度上延伸”。書面意見指出，權(quán)利要求相對于Gilmore等人的WO 2011/159941 A1(“Gilmore”)是顯而易見的。經(jīng)修改，導(dǎo)電棒(參見圖3的項(xiàng)206)沿上部和下部端子電極(參見圖3的項(xiàng)204A)的長度延伸。在駁回權(quán)利要求13時(shí)，書面意見正確地指出，在Gilmore中，“‘匯流棒132’位于該組的相對端處”。Gilmore在第[85]段重申了這一點(diǎn)，即，增加的重點(diǎn)“匯流棒132位于電極組的每一側(cè)處”。因此，冒昧地提出，Gilmore至少?zèng)]有公開修改的權(quán)利要求1中所述的限定。

權(quán)利要求12：權(quán)利要求12被修改為陳述“每個(gè)電極板布置在垂直于流體入口和流體出口的平面中”。在第[106]段中，參照圖20和21，Gilmore提到“水平串聯(lián)地對齊”的板。然而，很清楚的是，板160(在圖20中)以及入口118和出口120在對齊在同一平面中。因此，冒昧地提出，Gilmore至少?zèng)]有公開修改的權(quán)利要求12中所述的限定。

權(quán)利要求13：權(quán)利要求13被修改為陳述“所述導(dǎo)體棒附接到所述上部和下部端子電極的外表面或上方”。如上所述，Gilmore僅教導(dǎo)位于電極組的每一側(cè)處的匯流棒132。因此，Gilmore至少?zèng)]有公開修改的權(quán)利要求13中所述的限定。

權(quán)利要求14：權(quán)利要求14被修改為陳述“所述導(dǎo)體棒至少延伸穿過所述第一凸緣”。Gilmore的匯流棒132位于電極組的每一側(cè)上。因此，Gilmore至少?zèng)]有公開修改后的權(quán)利要求14中所述的限定。

這些缺陷并沒有被任何其它對比文件(即，Hermann、Leffler、Burton和Sako)所解決。