申请日2007.03.30
公开(公告)日2009.06.17
IPC分类号C02F1/465; C02F1/461; C02F1/463
摘要
用于通过凝结胶体并将它们从水中分离而从污染水去除胶体和氮化物的方法和设备。所述水随后以电解方式用氯持续氧化，以破坏氮化合物。所述用于污染废物净化的设备，包括(a)电解池(2)，(b)在所述电解池之下的进入口(1)，(c)在所述电解池之上的上部分，所述上部分包括空气喷布器(7)和出口(5)，(d)邻近所述上部分的封闭排泄空间，所述封闭排泄空间包括用来分离水和杂质的装置(9)，以及(e)再循环泵(11)，所述再循环泵将所述出口连接到所述电解池的所述进入口，其中所述电解池包括串联连接的电极。
权利要求书
1.一种用于污染废物净化的设备，包括：
(a)电解池，
(b)在所述电解池之下的进入口，
(c)在所述电解池之上的上部分，所述上部分包括空气喷布器和出口，
(d)邻近所述上部分的封闭排泄空间，所述封闭排泄空间包括用来分离水和杂质的 装置，以及
(e)再循环泵，所述再循环泵将所述出口连接到所述电解池的所述进入口，
其中所述电解池包括串联连接的电极。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述用来分离水和杂质的装置包括从所述上部 分倾斜出去的斜向底的盆，所述用来分离水和杂质的装置还包括，
(i)在与所述上部分相对的所述斜向底的下端处的净化水出口;
(ii)位于所述净化水出口之上的再循环出口;以及
(iii)位于所述再循环出口之上的排出口，
其中所述再循环出口被连接到所述再循环泵。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述用来分离水和杂质的装置包括从所述上部 分倾斜出去的斜向底的盆，所述用来分离水和杂质的装置还包括过滤器。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述过滤器包括旋转式真空过滤器，压滤机， 传送带式真空过滤器，砂滤器或离心过滤器。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述上部分以横截面来看为圆锥形的。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述电极包括铁，镁，铝及其合金。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述电极的极性是连续循环的。
8.根据权利要求7所述的设备，其中循环所述电极的极性的频率在约每秒1次改变 至约每10分钟1次改变之间。
9.根据权利要求1所述的设备，还包括氯化器。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述氯化器，
(a)电解池，包括，
(i)一个或更多个阳极;
(ii)围绕所述阳极的多孔膜;
(iii)围绕所述多孔膜的阴极;以及
(iv)用来朝所述阳极引导流体流的装置，
其中所述多孔膜足够可渗透以允许层流，但是所述多孔膜足够致密以阻止湍流。
11.一种水净化方法，包括：
(a)以通常垂直向上的方向使污水通过电解池，所述电解池具有被固体、非导电颗 粒的移动床围绕的多个电极，以形成包括净化水，水，杂质和泡沫的疏水絮凝物;
(b)将所述絮凝物引导到封闭腔，所述封闭腔直接连接到所述电解腔的上端;
(c)使所述杂质、泡沫和水与所述净化水分离;
(d)使所述水的部分从所述封闭腔再循环到所述电解池;
(e)从所述封闭腔去除所述杂质和泡沫;以及
(f)从所述封闭腔移出所述净化水，其中在所述电解池之上喷布空气，其中所述电 极串联连接，并且所述电极的极性连续改变。
12.根据权利要求11所述的水净化方法，其中所述水的向上速度部分是通过所述水 通过所述池的再循环实现的。
13.根据权利要求11所述的水净化方法，其中所述非导电颗粒具有大于所述污水比 重的比重。
14.根据权利要求11所述的水净化方法，其中所述颗粒自由下落的速度大于所述水 向上的速度。
15.根据权利要求11所述的水净化方法，其中所述净化水被进一步氯化。
16.根据权利要求11所述的水净化方法，所述电极的所述极性通过施加直流电压而 交替。
17.根据权利要求11所述的水净化方法，其中所述污水被压力引导通过所述移动床。
18.根据权利要求11所述的水净化方法，其中所述固体非导电颗粒是花岗岩颗粒。
19.根据权利要求11所述的水净化方法，其中所述极性改变的频率在从约每秒1次 改变至约每10分钟1次改变的范围内。
20.根据权利要求11所述的水净化方法，其中所述极性的改变具有相同的持续时间。
21.根据权利要求11所述的水净化方法，其中向要被净化的水中添加额外的皂液。
22.根据权利要求11所述的水净化方法，其中利用由于再循环泵导致的压力改变产 生微泡。
23.一种氯化系统，包括：
一个或更多个阳极;
围绕所述阳极的多孔膜;
围绕所述多孔膜的阴极;
用来朝所述阳极引导流体流的装置;以及
用来阻止流体回流出池的装置，
其中所述多孔膜足够可渗透以允许层流，但是所述多孔膜足够致密以阻止湍流。
24.根据权利要求23所述的氯化系统，还包括间隔在所述阳极和所述多孔膜之间并 围绕所述阳极的非导电隔离器。
25.根据权利要求23所述的氯化系统，其中所述阳极包括碳、被铂覆盖的钛、被氧 化钌覆盖的钛，或者其他非可腐蚀的元素。
26.根据权利要求23所述的氯化系统，其中所述用来朝所述阳极引导流体流的装置 是具有非可渗透底部和开口顶部的多孔膜。
27.根据权利要求23所述的氯化系统，其中所述用来阻止流体回流出池的装置是止 回阀、球阀或闸式阀。
28.一种水氯化方法，包括：
(a)在垂直向上的方向使污水流到电解池，所述电解池包括被多孔膜隔离的阳极室 和阴极室;
(b)通过电渗析在所述阳极室的水中富集氯离子;以及
(c)在所述阳极室中聚集盐酸。
29.根据权利要求28所述的水氯化方法，还包括
(a)以间歇的方式使所述盐酸从所述阳极室通过所述多孔膜扩散到所述阴极室。
说明书
用于废水净化的方法和装置
发明领域
本发明涉及用于水净化的方法和用于进行该方法的设备。本发明还涉及净化水的电解 氯化。
背景技术
长期以来一直在寻找经济且高效的方法和设备来净化污水，特别是用来净化包含脂肪 酸的水。污水，例如包含可溶氮化合物、悬浮有机胶体乳液或悬浮液的水(例如来自肉类 加工厂、奶场、乳酪加工厂、面包厂、化工厂、造纸厂以及石油厂的排出物(effluent)和 包括原始污水的排出物)特别引人关注。
胶体(colloids)具有负电荷，所述负电荷阻止胶体聚结(coalesce)并且使得过滤或 分离在实践上不可能。之前用于水净化的方法包括将脂肪酸污水与在电解期间从电极释放 的金属离子结合，从而形成疏水的金属皂(metallic soap)。二价或三价金属离子在电解 期间从电极释放，并与脂肪酸结合，以形成不可溶的絮凝剂(flocculant)。该絮凝剂又吸 引或者吸收存在于污水中的其他杂质。因此，该絮凝剂充当不仅从水中去除脂肪酸还去除 其他杂质的运输介质。为了确保持续产生离子，电极被设置在固体颗粒的移动床中。所述 固体颗粒由处理水流动通过电解腔而保持运动，以便持续地摩擦并清洁电极表面。絮凝剂 和所吸引的杂质被引导到絮凝/分离盆，在此处絮凝剂和所吸引的杂质通过浮选而被分离， 剩下净化水以从所述盆回收。
包括电浮选和电凝结(electrocoagulation)系统的电解水处理系统尽管起作用，但是 在它们的电极在被仅通过改变电极的极性不可去除的不可溶的层覆盖时存在困难。在以金 属电极电解包含脂肪酸的废水时尤其是这样，这在阳极表面形成难以去除的不可溶性金属 皂。
当前的电解水处理系统通过硬颗粒的移动床来清洁电极，并且在电解池前引入空气来 使所述床和水移动通过该系统。然而，已经发现电解池前的气泡增加电极之间的电阻，由 此需要高电压并引起电极、壁和电解池部分的过度磨损。
在大多数污染物已经被去除后，剩余的溶解和悬浮的污染材料需要被去除，并且已经 用氯以电解方式处理。氯通常以电解方式制成，持续地将富集的盐溶液(氯离子)引入到 电解池的阳极室，所述阳极室通过可渗透膜与所述阴极室分开。在离子交换膜出现前，膜 是由阳极和阴极之间的很多层石棉纸制成，以尽可能阻止阴极室中产生的苛性碱(caustic) 与阳极室中产生的氯混合。当前，通常使用这样的阳离子交换膜，所述阳离子交换膜阻止 阴离子以及溶液从一个室流动到另一个室。
可以通过电解盐水来制造为次氯酸钠的氯，而无需使用膜。该方法对于游泳池应用来 说尤其有用。该方法具有这样的缺点，即使用盐和存在于水中的钙和镁来形成碳酸盐，所 述碳酸盐沉积在阴极上，最终使阴极绝缘而阻止电极之间的电流流动。随后阴极必须以酸 清洁来去除钙质覆层。
对游泳池中氯化水的该标准电解技术是提供包含高浓度的普通盐的分离的池，所述盐 一旦电解则给出馈送到游泳池中的次氯酸钠或氯。理论上来说，有可能向游泳池水中添加 足够的普通盐并且直接电解之。然而，该技术具有这样的缺点，即水对入池者来说尝起来 是咸的，并且包含于水中的钙沉积在阴极上达到这样的程度，以至于电流流动停止或者受 损。在实践中，已经发现极性改变来去除沉积在阴极上的钙导致阴极的腐蚀。
水净化行业已经继续寻找新的并且改进的用于从水中去除脂肪酸和其他污染物的方 法。因此，对于更经济、更高效和更方便的用于净化水，尤其是被脂肪酸和其他污染物污 染的水并且针对最终排放或使用而处理所述净化水的方法，已经存在长期感觉到而未能满 足的需求。
发明内容
本发明的实施方案描述用于污染废物净化的设备，包括(a)电解池，(b)在所述电 解池之下的进入口，(c)在所述电解池之上的上部分，所述上部分包括空气喷布器和出 口，(d)邻近所述上部分的封闭排泄空间，所述封闭排泄空间包括用来分离水和杂质的 装置，以及(e)再循环泵，所述再循环泵将所述出口连接到所述电解池的所述进入口。 所述电解池的电极优选为串联连接。所述设备还可以包括从所述上部分倾斜出去的斜向底 的盆，所述盆具有在与所述上部分相对的所述斜向底的下端处的净化水出口;位于所述净 化水出口之上的再循环出口;以及位于所述再循环出口之上的排出口。所述再循环出口可 以被连接到所述再循环泵。在替换的实施方案中，所述设备还可以包括过滤器，例如但不 限于旋转式真空过滤器，压滤机，传送带式真空过滤器，砂滤器或离心过滤器。在一些实 施方案中，所述上部分以横截面来看为圆锥形的，并且所述电极可以是铁，镁，铝及其合 金。在一些实施方案中，所述电极的极性是连续循环的，并且电极极性循环的频率在约每 秒1次改变至约每10分钟1次改变之间。在一些实施方案中，在所述设备中还包括氯化 器。
在本发明的另一个实施方案中，描述了一种包含以下步骤的水净化方法：(a)以通 常垂直向上的方向使污水通过电解池，所述电解池具有被固体、非导电颗粒的移动床围绕 的多个电极，以形成包括净化水，水，杂质和泡沫的疏水絮凝物;(b)将所述絮凝物引 导到封闭腔，所述封闭腔直接连接到所述电解腔的上端;(c)使所述杂质、泡沫和水与 所述净化水分离;(d)使所述水的部分从所述封闭腔再循环到所述电解池;(e)从所述 封闭腔去除所述杂质和泡沫;以及(f)从所述封闭腔移出所述净化水。在一些实施方案 中，在所述电解池之上喷布空气，并且所述电极串联连接，其中所述电极的极性连续改变。 在一些实施方案中，所述水的向上速度部分是通过所述水通过所述池的再循环实现的，并 且所述污水被压力引导通过所述移动床。所述固体非导电颗粒优选是花岗岩颗粒，并且具 有大于所述污水比重的比重，并且它们自由下落的速度大于所述水的所述向上速度。在一 些实施方案中，净化水被进一步氯化。在一些实施方案中，所述电极的所述极性通过施加 直流电压而交替，并且所述极性改变的频率在从约每秒1次改变至约每10分钟1次改变 的范围内，而且所述极性的改变具有相同的持续时间。在一些实施方案中，向要被净化的 水中添加额外的皂液，并且利用由于再循环泵导致的压力改变产生微泡。
在本发明的另一个实施方案中，一种氯化系统被描述为包括一个或更多个阳极;围绕 所述阳极的多孔膜(diaphragm);围绕所述多孔膜的阴极;用来朝所述阳极引导流体流 的装置;以及用来阻止流体回流出池的装置。优选地，所述多孔膜足够可渗透以允许层流， 但是所述多孔膜足够致密以阻止湍流。在一些实施方案中，所述系统还包括间隔在所述阳 极和所述多孔膜之间并围绕所述阳极的非导电隔离器。所述阳极可以由碳、被铂覆盖的钛、 被氧化钌覆盖的钛，或者其他非可腐蚀的元素制成。在一些实施方案中，所述用来朝所述 阳极引导流体流的装置是具有非可渗透底部和开口顶部的多孔膜。在一些实施方案中，所 述用来阻止流体回流出池的装置是止回阀、球阀或闸式阀。
在本发明的另一个实施方案中，一种水氯化方法被描述为包括以下步骤：(a)在垂 直向上的方向使污水流到电解池，所述电解池包括被多孔膜隔离的阳极室和阴极室;(b) 通过电渗析在所述阳极室的水中富集氯离子;(c)在所述阳极室中聚集盐酸。在一些实 施方案中，所述方法还包括以间歇的方式使所述盐酸从所述阳极室通过所述多孔膜扩散到 所述阴极室。
