申请日2013.03.27
公开(公告)日2015.07.22
IPC分类号C02F1/78; C02F1/32; C02F1/463; C02F1/465; C02F1/467; B01D21/00; C02F1/00; C02F1/28; C02F1/48; C02F1/52; C02F9/00; C02F1/36
摘要
本发明的主题内容是使用电化学方法和先进的氧化方法进行工业废水和/或饮用水处理的方法和装置。重力沉降的准备阶段之后是主要处理，该主要处理由以下组成：通过分别由不锈钢、钢和铝制得的金属电极组的作用进行电凝聚、电氧化和电浮选，平行地进行用臭氧消毒/氧化、紫外线照射和超声波处理以及在电磁场中再循环。在主要处理结束时，利用电化学生成的钢和铝的絮凝物并且缓慢输注臭氧，对絮凝物和水的混合物进行凝聚/絮凝处理。下一个阶段是沉淀物从清水中分离，其中清水通过沙子和活性炭过滤器排放，以便去除收集罐中的轻质漂浮絮状物。如有需要，用紫外线照射和臭氧的同时作用对水进行氧化处理，以用于最终破坏有机物和氨以及微生物污染的潜在残余物。
权利要求书
1.一种用于从工业废水和饮用水中电化学处理和分离重金属的方法， 其特征在于，其由以下步骤组成：(a)通过沉淀进行的污染介质的 准备阶段;(b)在第一反应器容器中的反应阶段，其中，通过以下 过程处理污染介质：使直流电通过由固定的不锈钢板制成的反应器 电极，进行电凝聚、电氧化、电浮选、和通过臭氧循环和UV辐射 对所述介质消毒、平行地进行循环以及电磁和超声波处理;(c)在 第二反应器容器中的反应阶段，其中，通过下述过程处理污染介质： 使直流电通过由固定的钢板制成的反应器电极组，之后通过由固定 的铝板制成的另外的反应器电极组，进行电凝聚、电氧化、电浮选、 和通过臭氧循环和UV照射对所述介质消毒、平行地进行循环以及 电磁和超声波处理;(d)凝聚和絮凝阶段;(e)通过沉淀进行的分 离阶段;(f)带有同时臭氧化和紫外线照射处理的先进氧化阶段; (g)通过沙子和活性炭过滤器进行的过滤阶段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重金属的平均浓度在0.1 g/L至100g/L的范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，有机污染的平均浓度在 0.1g/L至120g/L的范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，污染介质中的无机污染 物包括铬(VI)和砷(III，V)。
5.一种用于从工业废水和饮用水中电化学处理和分离重金属的装置， 其特征在于，其由以下组成：
(a)水泵(2)，其用于将废水泵送至水制备罐中;
(b)水制备罐(3)，其用于较粗糙污染从所述废水中初步沉 淀，配备有液位调节器(4)、用于重新泵送至第一反应器容器(9) 中的循环水泵(7)排放电磁阀(8)以及用于排放收集的沉淀物的 电磁阀(6);
(c)第一反应器容器(9)，其用于废水的初步处理，配备有 液位调节器(10)、由不锈钢制成的反应器电极组R1(17)、用于将 空气泵送至反应器容器中的吸风扇(18)、用于从所述反应器容器中 排出所生成的气体的排风扇(19)、热电偶(20)、用于混合介质的 再循环水泵(21)、电磁体(22)、超声波单元(23)、分散淋洒器(24)、 用于通过穿孔的塑料管(15)将臭氧注入反应器容器底部的电磁阀 (14)、UV灯(16)、用于利用清水漂洗反应器容器的电磁阀(31) 和淋洒器(33)以及用于将介质重新泵送至第二反应器容器(28) 中的循环水泵(25)和电磁阀(26);
(d)第二反应器容器(28)，其用于废水的处理，配备有液位 调节器(34)、由钢制成的反应器电极组R2(45)、由铝制成的反应 器电极组R3(46)、用于将空气泵送至反应器容器中的吸风扇(38)、 用于从所述反应器容器中排出所生成的气体的排风扇(39)、热电偶 (40)、用于混合介质的再循环水泵(41)、电磁体(42)、超声波组 (43)、分散淋洒器(44)、用于通过穿孔的管(36)将臭氧注入反 应器容器的底部的电磁阀(35)、UV灯(37)、用于利用清水漂洗 所述反应器容器的电磁阀(53)和淋洒器(54)以及用于将水排放 到分离罐(50)或(52)中的循环水泵(47);
(e)臭氧发生器(12)，用于将臭氧泵送至反应器区室底部的 臭氧泵(11)，其提供有机物的破坏和病原体沟槽的臭氧分解、消毒 和在所述反应器容器中的水的混合;
(f)分离罐(50)，其用于通过沉淀从纯化水中分离污泥，配 备有液位调节器(62)、用于将介质注入分离罐中的电磁阀(49)、 用于将清水释放到淋洒器(66)以用于漂洗分离罐的电磁阀(65)、 用于排放已处理水的水泵(55)和电磁阀(56)以及用于排放收集 的沉淀物的电磁阀(63);
(g)分离罐(52)，其用于通过沉淀从纯化水中分离沉淀物， 配备有液位调节器(69)、用于将介质注入分离罐中的电磁阀(51)、 用于将清水释放到淋洒器(72)以用于漂洗分离罐的电磁阀(71)、 用于排放已处理水的水泵(68)和电磁阀(67)以及用于排放收集 的沉淀物的电磁阀(70);
(h)调节容器(61)，其配备有液位调节器(76)、用于将介 质注入容器中的电磁阀(60)、用于从所述容器中吸出生成的气体的 吸风扇(80)、用于通过穿孔的管(78)将臭氧注入到容器底部的电 磁阀(77)、UV灯(79)、用于排放已处理水的水泵(81)和电磁 阀(82);
(i)过滤器容器(59)，其用于过滤纯化水，由沙子过滤器(73) 和活性炭过滤器(74)组成;
(j)溢流罐(30)，其用于接收清水，配备有用于供应清水以 便通过淋洒器(33)、(54)、(66)和(72)漂洗所述罐的潜水泵(29) 以及用于对已处理水采样的排放阀(75);
(k)供应和控制系统，其由太阳能电池板(84)、电荷调节器 (85)、电池(86)、频率DC-AC转换器(87)以及可编程PLC控 制器(83)组成。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，直流电被供应到全部的 反应器板，交替地从一个板供应到另一个板。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述反应器容器中的 相同的处理阶段中的直流电只被供应到不锈钢反应器电极组。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述反应器容器中的 相同的处理阶段中的直流电只被供应到钢反应器电极组。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述反应器容器中的 相同的处理阶段中的直流电只被供应到铝反应器电极组。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述反应器容器中的 相同的处理阶段中的直流电被平行地供应到钢反应器电极组和铝反 应器电极组。
11.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，通过反应器电极组的直 流电是脉冲调制的。
12.根据权利要求5和11所述的装置，其特征在于，所述脉冲之间的间 隔不同于脉冲持续时间。
13.根据权利要求5、11和12所述的装置，其特征在于，所述脉冲的持 续时间选自5Hz至50k Hz。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述水制备罐(3)中 的初步沉淀阶段的持续时间在10至60分钟的范围内。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应器容器(9) 和(28)中的混合由臭氧循环执行。
16.根据权利要求1和15所述的方法，其特征在于，在所述反应器容器 (9)和(28)中的废水消毒是由流速在1至10l/min的范围内的臭 氧循环执行的。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应器容器(9) 和(28)中的废水消毒是通过强度为9KW并且持续时间为1至20min 的UV灯(16)、(37)和(79)执行的。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应器容器(9) 和(28)中的混合可以通过压缩空气循环来执行。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应器容器(9) 和(28)中的混合可以通过氧气循环来执行。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述调节容器(61) 中的废水氧化是由流速在1至10l/min的范围内臭氧循环执行的。
21..根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述调节容器(61) 中的废水氧化是通过强度为9KW并且持续时间为1至20min的UV 灯(79)执行的。
22.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，UV灯(16)、(37)和 (79)直接接触工作介质，即浸入废水中。
23.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，R1不锈钢反应器电极组 (17)具有0.1至5m2的活性表面。
24.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，R2钢反应器电极组(45) 具有0.1至5m2的活性表面。
25.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，R3铝反应器电极组(46) 具有0.1至5m2的活性表面。
26.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在R1不锈钢组(17)上 的反应器电极之间的距离在5至20mm的范围内。
27.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在R2钢组(45)上的反 应器电极之间的距离在5至20mm的范围内。
28.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在R3铝组(46)上的反 应器电极之间的距离在5至20mm的范围内。
29.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有不锈钢反应器电 极组R1(17)的反应器容器(9)中的水处理的电化学阶段持续5 至180分钟。
30.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有钢反应器电极组 R2(45)的反应器容器(28)中的水处理的电化学阶段持续5至180 分钟。
31.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有铝反应器电极组 R2(46)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段持续5至180 分钟。
32.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有不锈钢反应器电 极组R1(17)的反应容器(9)中的水处理的电化学阶段采用2至 24V的电压执行。
33.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有不锈钢反应器电 极组R1(17)的反应罐(9)中的水处理的电化学阶段采用10至200A 的电力执行。
34.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有钢反应器电极组 R2(45)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段采用2至24V 的电压执行。
35.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有钢反应器电极组 R2(45)的反应罐(28)中的水处理的电化学阶段采用10至200A 的电力执行。
36.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有铝反应器电极组 R3(46)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段采用2至24V 的电压执行。
37.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有铝反应器电极组 R3(46)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段采用10至200A 的电力执行。
38.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应容器(9)中 的絮凝和凝聚阶段持续15至60分钟。
39.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应容器(28) 中的絮凝和凝聚阶段持续15至60分钟。
40.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分离罐(50)中 的沉淀阶段持续30至180分钟。
41.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分离罐(52)中 的沉淀阶段持续30至180分钟。
42.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，来自分离罐(50)和(52) 的水被直接排放到溢流罐(30)中，而未使用过滤器容器(59)或 调节容器(61)。
43.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，来自分离罐(50)和(52) 的水被直接排放到外部接收器中。
44.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，穿孔的管(15)、(36) 和(78)由不可分解的耐热塑料制成。
45.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在穿孔的管(15)、(36) 和(78)上的孔的尺寸被设定为0.1至0.5mm的直径。
46.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在反应容器(9)和(28) 中的废水处理是在利用电磁体(22)和(42)生成的功率为4.000 至10.000高斯的电磁场中持续5至180分钟执行的。
47.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述反应容器(9)和 (28)中的废水处理是利用超声波组(23)和(43)产生频率为40 至50kHz的超声波载波持续1至20min进行的超声处理。
说明书
电化学处理工业废水和饮用水的方法和装置
技术领域
本发明涉及通过电化学方法处理工业废水的方法和装置。根据国际专 利分类(IPC)，装置被归类为：C02F 1/46-电化学方法;即C02F 1/463电 凝聚;C02F 1/465电浮选;C02F 1/467电化学消毒;C02F 1/32紫外线; C02F 1/36超声波振动;C02F 1/48磁场或电场;C02F 1/52通过絮凝或悬 浮污染物沉淀进行的化学或物理水处理;C02F 1/78臭氧氧化。
工业废水的电化学处理是各种方法和设备所解决的技术问题。本解决 方案描述了利用电化学方法，即电凝聚、电浮选、电化学消毒、UV(紫 外线)消毒、电磁和超声波处理以及絮凝和悬浮污染沉淀的工业废水处理 装置。废水在反应器容器中进行电化学处理。反应器电极组和臭氧的作用 产生了有机物的氧化条件，平行地开始了悬浮杂质和溶解杂质(具体指废 水内重金属)的凝聚和絮凝。已处理水被排放到分离罐中，其中通过随后 在底部沉淀，污染的絮状物被分离，同时不带杂质和重金属的已处理水处 于沉淀物上方的上部部分并且可以排放到指定接收器中。
背景技术
各种工业生产过程的众多应用以及许多工业活动产生大量具有高浓 度的重金属和其它有害无机和有机物质的工程废水。在被排放到指定接收 器之前，需要借助重金属和其它污染物去除方法来处理废水，以便进入自 然接收器或公共下水道系统的排出物达到法定要求的浓度。
实际上，消除废水中的重金属所使用的大多数装置在其操作期间使用 危险且具有腐蚀性的化学物质。最常用的凝聚/絮凝方法在严格控制的pH 条件下利用充足的液体絮凝剂(Al2(SO4)3、FeCl3、Fe2(SO4)3、聚铝羟基氯 化物(polyaluminum hydroxychloride))，以及另外的电解质(膨润土、硅 石、聚丙烯酰胺)。最佳结果在pH=7到pH=8的范围内实现。凝聚剂导 致晶种的生成，并且由于其高分子质量，另外的电解质导致颗粒聚集成较 大的簇和它们的重力沉淀。由于水解，凝聚剂(铁盐和铝盐)的添加显著 减小pH值，尤其在低碱度水的情况下。由于pH减小，大多数金属的溶 解度增大，因此凝聚/絮凝效率也降低，由此，废水处理装置需要具有pH 计和滴定仪，以用于调节和维持最适宜pH值的目的。为产生晶种，需要 对水进行快速混合(每分钟200转)。在应用聚电解质之后，需要将混合 速度减慢到最大每分钟30转，以便不损坏絮状物的结构和因此降低从废 水中去除元素的效率。
利用凝聚/絮凝的其它组的工业废水处理装置不使用腐蚀性且危险的 化学物质诸如酸或碱。一个实施例是Kukec Leander等人(发布于2003年 4月30日的克罗地亚专利PK200l0753)发明的工业废水处理装置。该装 置利用专门制备的pH值为中性的胶状絮凝剂。它们是不具有pH计和剂 量装置的前面提到的相同类型和目的的装置组相关技术术语方面被显著 简化的特征。凝胶状絮凝剂在废水处理过程期间以一定的剂量逐渐混合， 并且在混合过程期间通过絮凝过程与其自身污染和重金属结合。通过在沉 淀池中的后续沉淀，水的不纯部分在底部与清水分离。不带污染和重金属 的已处理水位于罐的上部，沉淀物上方，并且可以排放到指定的接收器中。
由发明人Arona Mikhailovich K.等人发明的专利(发布于2005年5 月3日的美国专利No.6,887,368)描述从技术溶液和废水中电分离重金属 的方法和装置。出于分离或降低铬-6浓度以及重金属的高浓度的目的，利 用三相交流电并采用专门设计的电极对工作介质进行预处理。现有发明中 的准备阶段，即工作介质预处理阶段，意味着仅通过沉淀从介质中分离出 较粗糙的污染颗粒。现有发明通过电化学方法在第一和第二反应阶段进行 重金属的分离，无论浓度水平如何。在第一反应器容器中，通过由不锈钢 (indox)制得的反应器电极组进行水的电解，之后进行电浮选、氧化、臭 氧化、UV灯消毒、电磁和超声波处理。在第二反应器容器中，交替地首 先用钢反应器电极组执行电解，然后用铝反应器电极组执行电解，之后进 行电浮选、氧化、臭氧化、UV灯消毒、电磁和超声波处理。来自第二反 应器容器的已处理水被释放到分离罐中，在此，沉淀物与净化水分离。另 外，来自分离罐的已处理水被引导至调节容器或过滤器容器中。该方法自 动运行。现有发明使用的电极是交替连接于阳极(即直流电场中的负极) 的简单金属板。所述发明使用压缩空气来混合反应器容器中的介质，而在 现有发明中，通过在电极板表面生成的气泡的流动以较小的程度进行，其 中电极板表面借助浮力作用并且主要借助在反应器容器的底部释放的小 气泡形式的泵送进入的臭氧朝向表面上升。
发明人Armstrong Louis B.的专利(发布于1972年5月23日的美国 专利No.3,664,951)描述用于废水处理的装置和方法，其中废水包含有机 废物组分。在准备阶段，工作介质的初始pH值和电阻是被控制的，并且 通过添加酸和碱调节它们的值。电解作用去除了细菌、病毒和其它有机化 合物。进一步的氧化作用去除剩余的细菌、气味和残余的有机物。处理之 后，水可以排放到接收器中。相比之下，现有发明在准备阶段不需要持续 控制工作介质的pH和电阻的输入值，或后续调节至所设计的操作值。在 工作介质的前期制备阶段中，现存解决方案既不使用酸或碱，也不在之后 在工作介质处理过程中或在后续处理的任何其它阶段中使用它们。PH或 水的电阻不是直接测定的。所述参数的调节通过控制操作周期的电力消耗 间接进行。现存解决方案利用相同的反应器容器进行电解、电浮选、氧化、 臭氧化、UV消毒、电磁和超声波处理。在另外的过滤之后，已处理水可 以排入接收器中。
用于工业废水的电凝聚处理的方法和装置在发明人为Morkovsky Paul E.等人的专利(发布于1999年6月3日的WO 9926887)中示出。其 中描述的方法的阶段如下：(a)低压供应含有在废水电解期间容易絮凝和 沉淀的污染物的工业废水至设计成长期使用且易于维护的电凝聚电池中 的电极之间;(b)通过采用直流电进行废水电解，使得当前的污染物被破 坏并且化学改变从溶解状态转变成电解水中的悬浮液，形成絮状物沉淀于 底部;(c)如有需要，通过添加用于絮凝的化学添加剂和所设计的机械纯 化装置来分离絮状物和已处理水，从而比常规的净化器的操作更高效、更 简单且更易于维护。另外，被授予专利权的废水处理装置由以下部件组成： 泵，其用于通过电凝聚电池、电凝聚电池泵送废水;泡沫减少灌，其用于 降低已处理水中的气泡数量;含有用于絮状物制备的区室的净化器，多系 列水平排放的各种长度的嵌入板，其中嵌入板被设计成遵循净化器外壁的 轮廓并且带有较浅设置的表面入口和阶梯式出口，该阶梯式出口终止于出 口闸门;压滤机(filter press)，其用于压缩絮凝后的废料。接着，描述了 带有可供使用的钢电极板的电凝聚电池，其中电极板朝向彼此以固定的距 离平行放置，并且用轴承架固定在电池壁的左侧和右侧。可替代的设计包 括由其它材料诸如铝、碳等等制造的板，这取决于待处理的污染水平。在 电池外壳中，板形成废水的弯曲通路，从电池入口引导至其出口。电池内 的供电被施加于每第11个板。处理装置的描述包括三个主要区域，在该 三个主要区域内发生电凝聚。首先，具有用于混合絮状物的区室，然后是 处理装置的主体，最后是出口闸。沉淀于主要外壳的底部的粗料由装置操 作员输送，从而在机器压滤机中过滤。比较本专利的解决方案和现有的解 决方案，显然，废水处理阶段与所描述的专利显著不同，如下：(a)废水 的制备，其通过在接收罐内的沉淀作用进行;(b)第一反应器容器中的反 应，诸如由对不锈钢反应器电极组施用直流电流引起的电凝聚、电氧化、 电浮选、通过臭氧和UV照射的消毒同时混合并通过电磁和超声波处理; (c)第二反应器容器内的反应，诸如由首先对钢反应器电极组施用直流 电流导致的电凝聚(之后也对铝反应器电极组施用)、电氧化、电浮选、 通过臭氧和UV照射的消毒同时混合并通过电磁和超声波处理;(d)凝聚 和絮凝阶段;(e)分离和沉淀阶段，其中沉淀物被分离到沉淀物收集罐中; (f)已处理水通过沙子和活性炭过滤器进行的过滤，之后已处理水排放 到接收器中;(g)通过紫外线照射和臭氧处理进行的氧化阶段，之后已处 理水排放到接收器中。现有的解决方案不使用压滤机，并且在处理过程期 间，未添加酸或碱来增强絮凝。另外，通过比较废水处理装置的设计，我 们特此声明现有解决方案包括：水制备罐，其配备有水泵、液位调节器、 用于从罐中排出收集的沉淀物的排放阀、电磁阀以及用于将预处理后的水 泵送至第一反应器容器的循环水泵;第一反应器容器，其配备有由不锈钢 制得的反应器电极组、液位调节器、排风扇、吸风扇、温度计、循环水泵、 电磁体、紫外线灯、超声波单元、分散淋洒器、用于供应清洁的漂洗清水 的电磁阀、用于通过穿孔塑料管将臭氧注入反应器容器底部的电磁阀、循 环水泵以及用于将已处理水重新泵送至第二反应器容器中的电磁阀，第二 反应器容器，其配备有钢反应器电极组、铝反应器电极组、液位调节器、 排风扇、吸风扇、温度计、容器漂洗淋洒器、循环水泵、电磁体、紫外线 灯、超声波单元、分散淋洒器、用于供应清洁的漂洗水的电磁阀、用于通 过穿孔塑料管将臭氧注入反应器容器底部的电磁阀、循环水泵以及用于将 已处理水排放到第一可用分离罐中的电磁阀;臭氧发生器，其配备有泵， 该泵用于将臭氧泵送至反应器容器和调节容器中;两个分离罐，这两个分 离罐配备有液位调节器、用于供应水的电磁阀、用于排放已处理水的电磁 阀、用于供应清水到漂洗淋洒器的电磁阀、用于排放收集的沉淀物的电磁 阀;过滤器容器，其配备有用于供应水的电磁阀、沙子过滤器和活性炭过 滤器;调节容器，其配备有液位调节器、排风扇、紫外线灯、用于供应清 水到漂洗淋洒器的电磁阀、用于通过穿孔塑料管将臭氧注入调节容器底部 的电磁阀、水泵和用于将已处理水排放到溢流罐中的电磁阀;溢流罐，其 配备有潜水泵，该潜水泵用于通过淋洒器供应清水来漂洗反应器容器和分 离器容器;手动排放阀，其用于对已处理水采样;直流电源系统，其配备 有太阳能电池板充电调节器、电池组、频率DC-AC转换器;PLC控制器， 其用于运行处理程序。另外，在现有解决方案中的反应器容器是矩形的， 即方形的，其中不锈钢的反应器电极组固定于反应器容器的下部的最底 部。铝反应器电极组以相同的方式布置。电极板是矩形的，并且朝向彼此 以适当的距离并行地放置且用电绝缘体隔开。这些电极板在反应器容器中 被布置成垂直于反应器容器的轴线，使得在电解期间，在电极板上生成的 气泡可以在水面上自由地冒出。DC电源被施加于所有的板，考虑将正极 连接到反应器电极的每个偶数板(even plate)，并将电源的负极连接到反 应器电极的每个奇数(uneven plate)。在废水处理期间，电极板交替地操 作。在第一反应中，方形容器的电解通过不锈钢反应器电极组发生，之后 发生电浮选、氧化、臭氧化、通过UV灯进行的消毒、电磁和超声波处理。 在第二方形反应器容器中，水电解首先通过钢反应器电极组执行，然后通 过铝反应器电极组执行，之后进行电浮选、氧化、臭氧化、用UV灯进行 的消毒、电磁和超声波处理。来自第二反应器容器的已处理水排放到带有 圆锥形底部的方形分离器容器中，在该分离器容器中，沉淀物从已处理水 中分离。根据将在装置中进行处理的水的类型，来自分离器容器的已处理 水被排放到调节容器中或继续排放到具有清水的溢流罐中，或者排放到过 滤器容器中或继续排放到具有清水的溢流罐中。过程完全自动进行并且不 需要操作员。
发明人Halldorson Jacob等人的方法和废水处理装置(发布于2002 年3月19日的美国专利No.6,358,398)特别关注了废水氧化的溶解气体。 他们的解决方案的目的是尽可能久地将小气泡保持在溶液中，以便获取氧 化气体对废水污染的最大作用。上述目的通过将氧化气体引入区室中以便 在一定的压力条件下进行废水的氧化来实现。氧化气体的注入在溶液中保 持在压力下，从而产生非常小的气泡并且提供非常大的表面，以用于与废 水中的污染物反应。废水中的溶解气体在氧化区室中维持在压力下，直到 确定溶液已被充分氧化，此时，通过降低区室中的压力使得氧化气体从溶 液中释放。该过程的各个阶段如下：a)含有污染物的水溶液的供应;b) 氧化，其在水溶液中的该污染物的氧化阶段进行;c)电凝聚，其在被氧 化的污染物的电凝聚阶段进行，包括循环，该循环通过入口(即连接至电 源的电极上的反应器容器的出口开口);在存在电力的情况下，通过在一 定距离下使得污染物和水溶液接触金属表面;通过污染物的电凝聚;以及 d)从水溶液中分离出电凝聚污染物的阶段。最常见的是，在压力下的臭 氧用作氧化剂，但是也可以使用其它技术上可用的氧化剂。进一步的，在 废水处理中，装置利用磁感应线圈来生成10,000高斯和180V的脉冲的磁 场，同时金属聚集物(通过其释放电力)使得相比于与大表面的金属电极 相关的情况，能够以显著更低的能耗实现电凝聚。现有技术方案未利用加 压气体或压力容器的封闭系统。相反地，容器朝向大气压力开发，并且系 统也未利用金属聚集物从水中电凝聚和分离污染物。现有技术方案中的废 水处理阶段与所描述的专利显著不同，如下：(a)废水的制备，其通过水 制备罐进行;(b)第一反应器容器中的反应，诸如由对不锈钢反应器电极 组使用直流电流引起的电凝聚、电氧化、电浮选、通过臭氧和UV照射的 消毒，平行地进行混合和通过4,000高斯的磁场以及通过频率为40kHz的 超声波载波进行的处理;(c)第二反应器容器中的反应，诸如由对钢反应 器电极组施用直流电流引起的电凝聚(之后也对铝反应器电极组施用)、 电氧化、电浮选、通过臭氧和UV照射的消毒，平行地进行混合和通过4,000 高斯的磁场以及通过频率为40kHz的超声波载波进行的处理;(d)凝聚和 絮凝阶段;(e)分离和沉淀阶段，其中沉淀物被分离到沉淀物收集罐中; (f)已处理水的过滤，其通过沙子和活性炭过滤器进行;(g)通过UV射 线和臭氧处理进行的先进氧化阶段。
专利持有人Proudo有限公司的用于流体处理的方法和流体处理系统 (发布于2001年10月4日的EP 1138635)被设计成不仅用于湖水和河水 的处理，还用于工业污染物的处理，其中工业污染物的废水包含有机物质 和微生物。该方法包括通过过滤制备进水，以便分离悬浮的颗粒和收集到 接收罐及测量罐中。然后，收集量的待处理的废水转移到具有活性污泥的 处理阶段中，其中需氧细菌分解该有机成分。利用由交流电驱动的高压电 极和高频微波来处理具有有机污染的水，其中有机物从水中分离。另外， 溶液被泵送至容器中以用于低频超声波处理，通过该处理，来自分散状态 的有机物形成为簇，并且因此通过氧化气体处理诸如臭氧的协助与已处理 水分离。出于提高沉淀速率的目的，采用永久磁体。氧化反应和还原反应 由通过直流高压电极来提供。电极由铜和钨的混合物制成。然后将悬浮液 泵送至分离罐中。进一步地，将已处理水排放到接收器中，并且输送收集 的污泥以进行脱水和固化过程。在现有技术方案中，污染水的预处理仅仅 由沉淀组成。微波未被使用，并且也未进行活性污泥处理(即需氧细菌处 理)。现有技术方案未使用永磁铁，也未使用高频微波。所述专利实施由 铂和钛制成的交流电电极。用于直流电的电极由铜和钨制成。现有解决方 案中的电凝聚通过电极板执行，其中电极板布置在由直流电驱动的一定的 距离处，而不需要交流电的高脉冲，也不需要压缩空气压缩机。在现有解 决方案中，第一反应器容器中的反应器电极由不锈钢(inox)制成，而在 第二反应器容器中，第一反应器电极组由钢制成，并且第二反应器电极组 由铝制成。
发明人Hashizuma Kazuto的专利(公布于2002年8月28日的 EPl234802)描述使用臭氧、过氧化氢、紫外线照射、电解和过滤来处理 废水的方法和装置。在此过程中，水持续地通过系统在容器之间循环，其 中在容器中发生废水处理的某些阶段。水的制备通过以下进行：通过在过 氧化氢溶液中与进水混合进行曝气，以产生有害物质氧化降解的条件。本 技术基于利用臭氧气泡进行的强化废水处理，其中臭氧气泡的尺寸具体为 0.5～3μm。经过强烈臭氧化之后，水被引入到紫外线照射处理容器中，其 中射线波长为180～310nm，并且从内部涂覆有二氧化钛。然后水被泵送到 罐中，以通过向容器中添加熟石灰来调节pH值。
进一步的处理在反应器容器中执行，其中反应器容器通过两个电极进 行电解。电极材料的类型取决于待处理水中的重金属的浓度。在电解之后， 水通过穿过活性炭过滤器在下一个容器中处理。在现有的解决方案中，仅 通过粗颗粒在水制备罐中的沉淀来制备废水，而未应用过滤器、曝气和添 加过氧化氢。水被泵送到下一个容器中，并且在某些容器中，水处理的若 干个阶段平行地执行。水在第一反应器容器中被处理，而未添加化学制品 和添加剂、通过不锈钢反应器电极组的辅助影响直流电、臭氧引入到容器 底部、紫外线辐射的作用、通过电磁场进行的循环以及超声波作用。在第 二反应器容器中，电解和电絮凝也通过对金属板施用直流电来发生。然而， 此次反应器电极组分别由钢和铝制成，同时混合臭氧、紫外线辐射作用、 通过电磁场进行的循环和超声波作用。现有解决方案既不使用石灰，也不 使用任何其它用于水的pH值调节的化学制品，即开始凝聚和絮凝。来自 第二反应器容器的已处理水被排放到分离器容器中，在此，沉淀物与已处 理水分离。在处理之后，沉淀物移动到沉淀物收集罐中，并且已处理水在 被排放到接收器中之前在调节容器中通过臭氧进行处理，同时进行紫外线 辐射，或者通过沙子过滤器在过滤容器中过滤，并且最后通过活性炭过滤 器过滤。
发明人John T.Towles的工业废水处理方法(发布于1997年10月21 日的美国专利No.5,679,257)描述了多阶段工业废水处理方法。第一阶段 包括通过以下步骤来制备废水：从污染物中过滤、精确调节废水的进水pH 值、通过机械混合进行强烈曝气。消除表面产生的泡沫，并利用水力旋流 器从容器的底部过滤出水。方法的下一个阶段是臭氧处理，其利用用于使 聚集的臭氧从容器顶部回流到底部的系统，同时施以超声波处理，来产生 凝聚和沉淀条件。在重新过滤之后，进一步将废水引入到后面的处理阶段。 在该阶段，通过电磁场和电化学絮凝的同时作用使用臭氧和UV辐射，这 增强了进一步的凝聚和沉淀。电化学絮凝通过采用四个程度的直流电或交 流电(direct or alternating current in four degrees)来进行，取决于所确立的 水污染程度。在最终用活性炭过滤之后，已处理水从该过程排出。系统提 供了用已处理水对过滤器进行回流漂洗的可能性。来自过滤器漂洗的水流 回容器中，以用于废水pH值的调节。在操作期间，系统利用酸。在现有 解决方案中，废水的制备仅包括在水制备罐中的粗颗粒沉淀，而未改变过 滤器，未使用酸来调节水的pH值，无曝气和强烈机械混合，未去除表面 上的泡沫以及未用水力旋流器过滤出水。在未添加化学制品和添加剂的情 况下，水在第一反应器容器中被处理，通过直流电对不锈钢反应器电极组 的作用，臭氧被引入容器底部，但没有用于臭氧回流的系统，借助于紫外 线照射的作用，通过电磁场进行循环以及超声波作用。在第二反应器容器 中，电解和电絮凝是通过以下步骤引起的：首先对钢反应器电极组施用直 流电，然后对铝反应器电极组施用直流电，并且同时混合臭氧、紫外线照 射的作用以及通过电磁场进行的循环和超声作用。来第二反应器容器的已 处理水被排入分离器容器中，在该分离器容器中，沉淀物与已处理水分离。 在处理之后，沉淀物被移入到沉淀物收集罐中，并且在将已处理水排入接 收器中之前，在调节容器中利用臭氧并且同时借助紫外线照射的作用对已 处理水进行处理，或者通过沙子过滤器并且最终通过活性炭过滤器在过滤 容器中进行过滤。
发明人Kim Hyun Ho和Lee Jae Chang的专利(发布于2011年4月3 日的WO20ll025l83)描述多阶段的废水处理过程，其包括以下过程诸如电 凝聚、臭氧化和过滤。废水的制备在pH值调节罐中进行。来自废水罐的 水通过闸门(闸门保留较粗的杂质)，并且被引导至磁场发生器，该磁场 发生器使废水分子分散。另外，水进入执行水的纯化的电凝聚反应器单元 中。同时，通过空气供应系统将微小的空气气泡引入反应器单元中，该空 气供应系统同时还充当漂洗系统。废水从反应器开始通过一系列过滤器过 滤，首先用初级过滤器过滤，然后用二级过滤器过滤。在纯化水离开过滤 器系统之后，用臭氧对其进行处理，并且最终用氯处理。在现有解决方案 中，废水的制备仅包括在水制备罐中的固体颗粒的沉淀，而无水的pH值 调节。通过直流电对不锈钢反应器电极组的作用、将臭氧引导至容器的底 部、借助紫外线照射的作用、通过电磁场进行的循环和超声波作用，在第 一反应器容器中对水进行处理。在第二反应器容器中，电解和电絮凝是通 过以下引起的：首先对钢反应器电极组施用直流电，然后对铝反应器电极 组施用直流电，并且同时混合臭氧、紫外线辐射的作用、通过电磁场进行 的循环和超声波作用。来自第二反应器容器的纯化水被排放到分离器容器 中，在该分离器容器中，沉淀物与已处理水分离。在处理之后，沉淀物被 移入到沉淀物收集罐中，并且已处理水在被排放到接收器中之前，在调节 容器中利用臭氧并且同时借助紫外线照射的作用进行处理，或者通过沙子 过滤器并且最终通过活性炭过滤器，在过滤容器中进行过滤。现有解决方 案不使用空气进行水或氯的曝气。
发明人Park Young Gyu的专利(发布于2002年1月16日的 KR20020004661)描述了水处理方法，其包括利用圆筒状的电凝聚转置进 行电凝聚、臭氧化以及通过沙子过滤器进行过滤。准备阶段由以下组成： 具有废水的罐，其中废水中掺有酸或碱，以便调节pH值至5或6。同时， 在来自臭氧发生器的最高至15ppm的罐中，执行臭氧化。来自该罐的水被 重新泵送到用于电凝聚的反应器容器中，该电凝聚在沙子过滤器上进行。 在用于电凝聚的反应器容器中，铝制阴极和阳极布置成一前一后，并且对 其供应400A和15V的直流电，这为凝聚和絮凝创造了条件。在处理之后， 水从反应器容器排放到沉淀区室中。在现有解决方案中，废水的制备仅包 括在水制备罐中的固体颗粒的沉淀，而没有利用酸或碱对水的pH值进行 调节，或臭氧化。通过直流电对不锈钢反应器电极组的作用、将臭氧引导 至容器的底部、借助紫外线照射的作用、通过电磁场进行的循环和超声波 作用，在第一反应器容器中对水进行处理。在第二反应器容器中，电解和 电絮凝通过以下引起：首先对钢反应器电极组施用直流电，然后对铝反应 器电极组施用直流电，同时混合臭氧、紫外线辐射的作用、通过电磁场进 行的循环以及超声作用。来自第二反应器容器的已处理水被排放到分离器 容器中，在该分离器容器中，沉淀物与已处理水分离。在处理之后，沉淀 物被移入到沉淀物收集罐中，并且已处理水在被排放到接收器中之前，在 调节容器中利用臭氧并且同时借助紫外线照射的作用进行处理，或者通过 沙子过滤器并且最终通过活性炭过滤器在过滤容器中过滤。
发明人Wei Hong等人的造纸废水的处理方法和装置(发布于2010 年3月3日的CN201415963)描述了用于处理的方法和装置，其包括电絮 凝、沉淀和分离、生化处理、消毒和过滤。装置包括废水罐、电絮凝罐、 沉淀室、水分配罐、生化处理罐、消毒罐、贮液器和过滤器、循环泵、连 接到贮水器(其被设计成用于罐和过滤器的漂洗)的回流漂洗泵。该过程 开始于通过电絮凝、沉淀和分离进行的废水处理。之后是生化处理、消毒 和过滤。在现有解决方案中，废水的制备仅包括在水制备罐中的固体颗粒 的沉淀。在具有不锈钢反应器电极组的第一反应器容器中，对水进行处理。 通过对不锈钢反应器电极组施用直流电，产生电凝聚、电氧化、电浮选同 时进行消毒和混合臭氧、UV射线、电磁以及超声。在第二反应器容器中， 通过对钢反应器电极组施用直流电，之后进行电凝聚、电氧化、电浮选同 时混合臭氧、紫外线照射的作用、电磁和超声波处理，对水进行处理。不 久之后，为铝反应器电极组供应直流电，并且再次执行电凝聚、电氧化、 电浮选同时混合臭氧、紫外线辐射的作用、电磁和超声波。之后是凝聚和 絮凝阶段，在该阶段，第二反应器容器中的水保持静止一段时间，并且缓 慢混合臭氧。然后，来自第二反应器容器的水被引导至分离容器，在该分 离容器中，清水与沉淀物分离。来自分离器容器上部的清水被引导至下一 阶段处理，并且来自罐底的沉淀物被移入到沉淀物收集器中。接着是过滤 阶段。根据进水废水的类型，即其中的污染的类型和量，来自分离阶段的 水必要时可引导至过滤器容器中，以便通过沙子过滤器并且之后还通过活 性炭过滤器进行处理。根据进水废水的类型，即其中的污染的类型和量， 来自分离阶段的水必要时可引导至调节容器中，以便进行UV照射和臭氧 处理。已处理水被引导至已处理水出口。
发明内容
本发明的目的是通过电化学方法，即悬浮污染的电凝聚、电氧化、电 浮选、电化学消毒、UV消毒、电磁和超声波处理、絮凝和沉淀，操作的 工业废水处理设施的开发。
对工业废水采用电化学处理方法，提供了适用于来自船压力洗涤剂的 废水的实验处理的废水处理设施的构造，其中船压力洗涤剂涂覆有具有高 浓度的重金属尤其是Cu、Zn和Pb的防污剂，即来自金属工业、电镀厂、 垃圾填埋场浸出水、酒厂废水、来自薯片生产的废水的其他类型的的工业 废水，以及提供饮用水的制备。
相对于现有的相同类型和目的的装置，设施的构造和技术设计已被简 化。其不使用添加剂或腐蚀性的化学制品，同时也不需要pH控制计和特 定的掺杂器(dozer)。装置通过由太阳能电池板充电的电池运行，或者直 接通过外部电力网络运行。
在废水处理之后，来自沉淀物收集器罐的剩余的沉淀物由经授权的公 司接管，并且被输送进行热处理或固化，之后可以在垃圾场处理。
根据图1所示方案用于工业废水和饮用水的电化学处理的方法由以 下阶段组成：
1)准备阶段-通过沉淀从废水中分离出大量污物。
2)反应阶段A–将来自准备阶段的水引入到第一反应容器中，其中 设置不锈钢反应器电极组。通过向不锈钢反应器电极组提供直流电流，开 始进行电凝聚、电氧化、电浮选，同时消毒并混入臭氧，进行UV辐射、 电磁和超声波处理。
3)反应阶段B–来自前一阶段的水被引入到第二反应器容器中，在 该第二反应器容器中，通过首先对钢反应器电极组引入直流电，之后开始 执行电凝聚、电氧化、电浮选，同时消毒并混入臭氧，进行UV辐射、电 磁和超声波处理来对其进行处理。不就之后，对铝反应器电极组引入直流 电，开始执行电凝聚、电氧化、电浮选，同时消毒并混入臭氧，进行UV 辐射、电磁和超声波处理。
4)凝聚和絮凝阶段–在第二反应器容器中的水保持静止一段时间， 同时缓慢混入臭氧。
5)分离阶段–来自第二反应器容器的水被泵送至分离容器中，在该 分离容器中，执行清水与沉淀物的分离。来自分离器容器上部的清水被泵 送至下一阶段处理，并且来自容器底部的收集的沉淀物被排放到沉淀罐 中。
6)-A过滤阶段–根据进水废水的类型，即其中的污染的类型和量， 来自分离阶段的水必要时可引入到过滤器容器中，以用于通过沙子过滤器 并且之后通过活性炭过滤器进行处理。已处理水被泵送朝向已处理水出 口。
6)-B先进氧化阶段(advanced oxidation phase)-根据进水废水的 类型，即其中的污染的类型和量，来自分离阶段的水必要时可引入到调节 容器中，以便进行紫外线照射和臭氧处理。已处理水被泵送朝向已处理水 出口。
根据图2中的装置方案的现有发明的描述在下文中示出。来自接收井 (reception shaft)的废水1通过水泵2被泵送到水制备罐3中。罐中的水 位利用液位调节器4保持在限定的界限内。在水制备罐3充满至高水位之 后，控制水在沉淀室中静止的持续时间，借此方式执行较粗的污物沉淀到 罐的底部。
在完成水制备罐3中的悬浮阶段之后，打开水泵7，通过打开电磁阀 8，将已经部分地从较粗沉淀物中纯化的已制备废水泵送到反应器容器9 中。在泵送之后，水泵7停止工作，并且条件是达到罐中的底部水位，电 磁阀6打开，并且来自罐底的带有剩余水的收集的沉淀物5被排放到接收 井中。在排放之后，电磁阀6闭合，因此可以使用水泵2来开始用来自接 收井的废水1再装满水制备罐3的罐周期。
在将已制备废水泵送到反应器容器9中至通过液位调节器10调节的 限定的水位之后，可以开始臭氧化过程和水与臭氧的混合。通过开启臭氧 泵11并且通过打开电磁阀14，臭氧13被从臭氧发生器12泵送到反应器 容器9的底部，到达底部的穿孔管15，并执行有机物的氧化，且水进一步 与小气泡混合。
当反应器容器中的水达到一定的水位时，开启UV灯16以及不锈钢 反应器电极R1组17，其中在直流电的影响下，在阳极发生氧化(电化学 腐蚀)并且Fe2+离子被分离到水中。水的氧化也在阳极发生，在此形成氧 气分子和H+离子。同时，在阴极发生水的还原，产生氢气和OH-离子。臭 氧与有机物氧化的混合，也产生了Fe2+到Fe3+的氧化。使用所产生的Fe2+和Fe3+的氧化作用形成铁的氢氧化物。
前面描述的方法可以由以下反应表示：
阳极(氧化)：
Fe0→Fe2++2e-
2H2O→O2+4H+
阴极(还原)：
2H2O+2e-→H2↑+2OH-
Fe2+与臭氧的氧化：
Fe2++e-→Fe3+
沉淀/共沉淀：
Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓
Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓
通过与电化学生成的Fe2+和Fe3+的凝聚/絮凝、与铁的氢氧化物的共 沉淀以及适当的金属氢氧化物的沉淀，可以发生悬浮污物和溶解污物的去 除。
在阳极和阴极上发生氧化-还原反应期间，在存在氯化物的情况下， 可以生成游离的氯和次氯酸盐，它们是非常强的氧化剂并且可以按照下面 的反应执行有机物的间接氧化：
阳极
2Cl-→Cl2+2e-
6HOCl+3H2O→2ClO3-+4Cl-+1.5O2+6e-
2H2O→O2+4H++4e-
整体反应：
Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-
HOCl→H++OCl-
阴极
2H2O+2e-→2OH-+H2
OCl-+H2O+2e-→Cl-+2OH-
利用由阳极的水氧化生成的氧气和在原位产生的过氧化氢，执行有机 物的氧化。但是，用于去除溶解的有机物的主要机制是通过以下执行的： 使用添加的臭氧进行的氧化，以及由原处生成的氯和次氯酸钠辅助的间接 阳极氧化。
这是有机物去除过程中最重要的阶段，而悬浮和溶解的无机污物的去 除没有那么重要，并且大多在电化学处理的第二阶段和第三阶段发生。
在一些处理阶段的执行期间，在反应器容器9中，吸风扇18不断地 开启并且将空气引入反应器容器中，因此减小在水面上生成的泡沫的程 度，排风扇19也是如此，其从反应器容器中消除由反应器电极组R1的操 作和臭氧化生成的气体。
在操作期间，在反应器容器9中，用热电偶20监测反应温度。同时， 对于反应器电极R1组17的操作，循环泵21开启以用于额外混合反应器 容器9中的水、电磁体22和超声波单元23。循环泵21在压力下从罐底泵 送水通过电磁体和超声单元，到达位于罐顶的淋洒器24。通过在压力下穿 过淋洒器，水被分散到罐顶成为更小的颗粒，并且再次降落到反应器罐的 底部。
在经过反应器容器9中的废水处理所需的时间之后，关闭反应器电极 R1组17、循环泵21、电磁体22、超声单元23和UV灯16。停止水的臭 氧化和混合，并且关闭通风设备18和19。
不久之后，反应器容器9中的水已被处理，并且循环水泵25开启， 打开电磁阀26，通过该电磁阀26泵送已处理水27到反应器容器28中。 在液位调节器10检测到反应器容器9已经几乎流空后，开启溢流罐30中 的压力泵29，其中在溢流罐30中具有用于漂洗的清水，同样的是电磁阀 31。压力下的已处理水32在进入反应器容器9的顶部时，在淋洒器33下 降落，其散开并且漂洗反应器容器9内部去除剩余的污物以及在罐壁和反 应器电极组R1上的收集的泡沫。
在漂洗反应器容器9之后，开启循环水泵25并且关闭电磁阀26。关 闭反应器罐9中的阀门开始了用来自水制备罐3的废水1装满的新周期。
同时，在反应器容器28中，液位调节器34通过检测所达到的高水位， 开启UV灯37并开始臭氧化过程以及水与臭氧的混合。通过开启臭氧泵 11，并且打开来自臭氧发生器12的电磁阀35，臭氧13被泵送到反应器容 器28的底部，到达位于底部的穿孔管36，并且因此执行有机物的氧化， 以及执行在反应器容器中与小气泡混合。
在反应器容器28中，在单个处理阶段操作期间，吸风扇38被持续开 启，从而将空气注入到反应器容器中并且减小在水面上生成的泡沫的水 平，而排风扇39除去在反应器电极组R2、R3的操作期间和由反应器容 器中的臭氧化产生的气体。
在反应器容器28中的操作期间，用热电偶40监测反应温度。反应器 电极组R2的操作的启动也开启了用于在反应器容器28中水的额外混合的 再循环水泵41、电磁体42和超声波单元43。再循环水泵41在压力下从 罐底泵送水通过电磁体42和超声波单元43，到达位于罐顶的淋洒器44。 在压力下穿过淋洒器44，位于罐顶的水开始分散为较小的颗粒并且再次降 落到反应器容器28的底部。
反应器电极R2组45由钢制成，并且在直流电的影响下，在阳极发 生氧化(电化学腐蚀)反应并且Fe2+离子在水中被分离。同时，在阴极发 生水的还原，在此产生氢气和OH-离子。如针对不锈钢反应器所描述的， 在阳极和阴极上产生相同的反应。
通过Fe2+和OH-离子的反应生成初始的芯部Fe(OH)2，产生凝胶悬浮 液，并且导致带负电胶体不稳定，以及导致废水中的电荷的中和，或导致 悬浮污物和溶解污物产生配体(L)的络合反应，其中配体(L)按照下面 的反应与Fe(OH)2键合：
L-H(aq)(OH)OFe(s)→L-OFe(s)+H2O(l).
通过电荷的中和，为不稳定阶段的聚集以及它们的凝聚/絮凝创建了 条件。根据溶液的pH，电化学释放的钢可以产生单体离子，或产生不同 的聚合物物质诸如：FeOH2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+、Fe(OH)4-、Fe(H2O)2+、 Fe(H2O)5OH2+、Fe(H2O)4(OH)2+、Fe(H2O)8(OH)24+、Fe(H2O)6(OH)42+，它 们最终转换成Fe(OH)3。所生成的氢气泡在浮向表面的途中，与水另外混 合并且悬浮的污物浮动到表面。混合确保了絮状物持续接触来自废水的悬 浮污物和溶解污物以及它们与Fe(OH)3的共沉淀。
不久后，关闭钢反应器电极组R1，并且开启铝反应器电极R3组46。 铝阳极的电化学腐蚀释放Al3+离子到溶液中，Al3+离子接触通过水的还原 释放的OH-，产生氢氧化铝Al((OH)3，其最终按照下面的反应聚合为 Aln(OH)3n：
Al→Al3+(aq)+3e-
Al3+(aq)+3H2O→Al(OH)3+3H+(aq)
nAl(OH)3→Aln(OH)3n
在水中，根据其pH值，可以存在其他种类的铝，诸如Al(OH)2+、 Al2(OH)24+和Al(OH)4-。悬浮污物和溶解污物的去除是通过与钢反应器情 况相同的机制完成的。全部的二级氧化还原反应也存在，其在之前针对钢 反应器已经描述。通过反应器电极组R3的操作，在反应器容器中不断进 行强烈的絮状物形成，以及持续臭氧化和水的混合。通过铝反应器电极 R3组46的操作，水的pH值逐渐增大并且恢复到在pH=7至pH=8的范围 内的设计值。通过反应器电极组R2和R3的操作以及反应器容器28中的 强烈臭氧化和混合，在水面上产生含有污物的泡沫。
在反应器容器28中的废水处理所需的时间结束之后，反应器电极组 R2关闭，然后R3以及再循环泵41、电磁体42、超声波单元43和UV灯 37关闭。水的臭氧化和混合是悬浮进行的，并且通风设备38和39关闭。
反应器容器28中的水已经被处理，并且循环水泵47开启，该循环水 泵47根据分离罐50或52的接收已处理水容纳容量将已处理水48泵送到 其中。
如果分离罐50可以使用，通过打开电磁阀49，从反应器容器28泵 送已处理水48到分离罐50中。
如果分离罐52可以使用，通过打开电磁阀51，从反应器容器28泵 送已处理水48到分离罐52中。
在液位调节器34检测到反应器容器28已经几乎流空后，打开溢流罐 30中的压力泵29，其中溢流罐30具有用于漂洗的清水，同时打开电磁阀 53。已处理水32在压力下进入反应器容器28的顶部时遇到淋洒器54，在 该淋洒器中，已处理水32分散并且冲洗掉反应器容器28内剩余的污物以 及在罐壁和反应器电极组R2和R3上收集的泡沫。
在漂洗反应器容器28之后，关闭循环水泵47，其关闭电磁阀49或 51，这取决于来自反应器容器28的已处理水被泵送到哪个分离罐中。
在清洗反应器容器28之后，从反应器容器9开始装满已处理水27 的新周期，并且开始水处理的新周期。
同时，在已经首先装满的分离罐50中，开始进行之前处理的水的重 力沉淀过程。水在分离罐50中保持静止一定的时间，以便允许在底部沉 淀。在沉淀过程之后，打开循环水泵55并且打开电磁阀56，以便通过电 磁阀58将已处理水57从分离罐50的上部释放到过滤容器59中用于过滤， 或者通过电磁阀60释放到调节容器61中。
液位调节器62记录分离罐50中的第一低水位，通过关闭水泵55并 且通过关闭电磁阀56中止清水的释放。通过打开来自分离罐50的电磁阀 63，将收集的沉淀物64释放到沉淀物接收罐中。液位调节器62记录分离 罐50中的第二低水位，其指示收集的沉淀物已被释放。之后进行分离罐 50的清洗阶段，从而开启溢流罐30中的压力泵29，其中溢流罐30具有 用于漂洗的清水，同时打开电磁阀65。已处理水32在压力下，当进入分 离罐50时，遇到淋洒器66，在此，已处理水32分散并且冲洗掉分离罐 50内部剩余的污物且通过电磁阀63离开。在漂洗之后，电磁阀63关闭， 并且分离罐50准备接收下一批次的水进行分离。
在进行分离罐50中的沉淀期间，已描述的水处理方法按照反应器容 器28中的方式进行。
在完成反应器容器28中的后续水处理之后，废水已经被处理，并且 循环水泵47被开启并将已处理水48泵送到分离罐52中。通过打开电磁 阀51，已处理水48被从反应器容器28泵送到分离罐52中，在该分离罐 52中开始重力沉淀过程。水在分离罐52中保持静止一段时间，以允许在 底部沉淀。在完成沉淀之后，电磁阀67打开并且循环水泵68开启，因此 来自分离罐52的上部的已处理水57通过电磁阀58离开进入到过滤器容 器59中用于过滤，或者通过电磁阀60离开进入到调节容器61中。
液位调节器69记录分离罐52中的第一低水位，并且通过关闭水泵 68以及通过关闭电磁阀67中止清水的排放。通过打开电磁阀70，收集的 沉淀物64被从分离罐52释放到沉淀物接收罐中。液位调节器69然后记 录分离罐52中的第二低水位，其指示收集的沉淀物已经被释放。之后进 行分离罐52的漂洗阶段，因此溢流罐30中的压力泵29开启，其中溢流 罐30具有用于漂洗的清水，同时打开电磁阀71。已处理水32在压力下， 当进入分离罐52的顶部时，遇到淋洒器72，在此，已处理水32分散并且 冲洗掉分离罐52内部剩余的污物并通过电磁阀70离开。在漂洗之后，电 磁阀70关闭，并且分离罐准备接收下一批次的水进行分离。
来自分离罐的已处理水57首先通过穿过沙子过滤器73并且之后通过 活性炭过滤器74，在过滤器容器59中进一步进行处理。在过滤阶段之后， 已处理水32到达溢流罐30，其通过溢流道离开以便被排放到接收器或接 收罐中，以便重新用作工程水。手动阀75用于对已处理水32采样。
在一些情况下，来自分离器的已处理水57在调节容器61中被进一步 处理。通过电磁阀60引导水进入容器，同时液位调节器76记录容器是满 的。电磁阀60关闭，并且排风扇80、臭氧泵11、用于将臭氧13引入容 器底部到达穿孔管78的电磁阀77以及UV灯79打开。不久后，排风扇 80、臭氧泵11、电磁阀77和UV灯79关闭。水被泵送用于在调节容器中 进行最终的处理，之后通过打开水泵81和电磁阀82从容器中排放，其中 电磁阀82将已处理水32引入溢流罐30中以便被排放到接收器中。
设施的全部操作通过PLC控制器83运行。
电源组包括具有电荷调节器85和电池86的太阳能电池板84，以及 确保PLC控制器的电力供应的DC-AC转换器87，以及全部其他的执行元 件。可充电电池通过太阳能电池板84充电，或者必要时从外部网络充电。
