申请日2012.05.03
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C02F1/463
摘要
一种连续流电絮凝水处理系统。公开了用于从水中去除污染物的设备和方法。所述设备包括:一组电极,其包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极;一个或者多个隔片;至少一个支撑件;电源组件。所述方法包括：将上述一组电极基本上浸入水中;以及施加正电压和负电压。
权利要求书
1.用于从水中去除污染物的设备，所述设备包括：
一组电极，其能够浸入水中;
第一电极，其由通过连接而彼此电连接的第一系列平行板构成;
第二电极，其由彼此电连接并且穿插在所述第一系列平行板之间的第二系列平行板构成;
第三电极，其由彼此电连接并且与所述第二电极电连接的第三系列平行板构成;
第四电极，其由彼此电连接并且与所述第二电极电连接并且穿插在所述第一系列平行板之间的第四系列平行板构成;
一个或者多个隔片，其固持所述第一、第二、第三和第四系列平行板;
至少一个支撑件，其支撑所述第一、第二、第三和第四系列平行板以及所述隔片;以及
电源组件，其使所述第一系列平行板中的一个或者多个板与所述第二系列平行板中的一个或者多个板电连接，以便在浸入水中时，产生离子并且所述离子从所述第一电极传递至所述第二电极，来自所述第二电极的离子被转化为传递至所述第三电极的电流，来自所述第三电极的离子产生移动至所述第四电极的另一组离子。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一电极为阳极并且所述第四电极为阴极。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述系列平行板中的一个或者多个板能够产生铝离子或者铁离子中的至少一种。
4.如权利要求1所述的设备，其还包括在所述第一系列平行板与所述第二系列平行板之间以及在所述第三系列平行板与所述第四系列平行板之间的绝缘障壁。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述隔片是绝缘的。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述设备插入具有至少一个进水口和出水口的容器中。
7.如权利要求6所述的设备，其中控制器经配置以调节水流经所述进水口的速率以在施加电位时匹配通过水的电流，从而提供以预定电荷剂量/单位体积水而处理的水。
8.如权利要求7所述的设备，其中布置所述控制器以监控经过所述电极组的电流以及水流经所述容器时的速率，并且调节通过所述电极组的电流，以使经由所述第一电极和所述第二电极中的每一个电极传递至一体积水的电荷剂量是相同的。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述控制器引起由所述第一电极和所述第二电极中的一个或者多个电极提供的电荷密度低于300amps/m2。
10.如权利要求1所述的设备，其经配置以调节水流经所述进水口的速率，以使大部分具有至少一些絮凝金属离子和至少一些所述污染物的絮凝物聚集在水的表面上以随后去除。
11.从水中去除污染物的方法，所述方法包括以下步骤：
将一组电极基本上浸入水中，所述电极组包括：
第一电极，其由通过连接而彼此电连接的第一系列平行板构成;
第二电极，其由彼此电连接并且穿插在所述第一系列平行板之间的第二系列平行板构成;
第三电极，其由彼此电连接并且与所述第二电极电连接的第三系列平行板构成;
第四电极，其由彼此电连接并且与所述第二电极电连接并且穿插在所述第一系列平行板之间的第四系列平行板构成;
一个或者多个隔片，其固持所述第一、第二、第三和第四系列平行板;以及
至少一个支撑件，其支撑所述第一、第二、第三和第四系列平行板以及所述隔片;以及
向第一电导线施加正电压并且向第四电导线施加负电压，以便产生离子并且所述离子从所述第一电极传递至所述第二电极，来自所述第二电极的离子被转化为传递至所述第三电极的电流，来自所述第三电极的离子产生移动至所述第四电极的另一组离子。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述第一电极为阳极并且所述第四电极为阴极。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述系列平行板中的一个或者多个板能够产生铝离子或者铁离子中的至少一种。
14.如权利要求11所述的方法，其还包括在所述第一系列平行板与所述第二系列平行板之间的一部分以及在所述第三系列平行板与所述第四系列平行板之间的另一部分的一个或者多个绝缘障壁。
15.如权利要求11所述的方法，其中所述隔片是绝缘的。
16.如权利要求11所述的方法，其中所述电极组插入具有至少一个进水口和出水口的容器中。
17.如权利要求16所述的方法，其中控制器经配置以调节水流经所述进水口的速率以在施加电位时匹配通过水的电流，从而提供以预定电荷剂量/单位体积水而处理的水。
18.如权利要求17所述的方法，其还包括监控经过所述电极配置的电流以及水流经所述容器时的速率，并且调节经过所述第一电极和所述第二电极的电流，以使经由所述第一电极和所述第二电极中的每一个电极传递至一体积水的电荷剂量是相同的。
19.如权利要求17所述的方法，其还包括引起由所述第一电极和所述第二电极中的一个或者多个电极提供的电荷密度低于300amps/m2。
20.如权利要求11所述的方法，其还包括调节水流经所述进水口的速率，以使大部分具有至少一些絮凝金属离子和至少一些所述污染物的絮凝物聚集在水的表面上以随后去除。
说明书
连续流电絮凝水处理系统
背景技术
人口增长以及世界经济产业化意味着对使用干净淡水的需求在增加，但是由于许多淡水水源不断被污染，因此供应量在减少。在尝试克服这个问题的过程中，已经认识到，许多污染相当严重的水源需要经过净化，然后才可以将水排放到环境或再使用。由于水量巨大并且其污染负担重，除了受污染程度最轻的水源之外，过滤器并不适合于所有水源。投药与大型沉淀池是用于较小水量的一种可能方法，其中大小合理的池是可接受的，用于将水储存几天。投药会使水的盐度增加，而许多地下水位的盐度已经是个大问题。使用溶解空气浮选(DAF)系统是另一种可能方法，但是它们的成本高并且需要化学药剂。电解水处理系统可以处理大量的水，又不会具有其他两种系统的缺点。
作为电解水处理技术的一种，电絮凝涉及两个电极之间的电流传递，其中至少一个电极是金属，它在用作阳极时会释放出絮凝离子，Al+++或Fe+++。这些金属离子附到水中的污染物上，使其絮凝。阴极反应包括生成H2微气泡。如果系统恰当地布置，那么这些微气泡会捕获絮凝微粒并且使其浮到表面上，从表面上可以轻易地将所述絮凝微粒去除。
这个方法已经成功地用于密闭容器中静置的少量的水。在这种技术中，将水抽到容器中，对水进行处理，使水可以静置，同时剩余污染物和气泡浮到表面上，之后将水抽出。这不适合于大量的水，因为要花很多时间来将水抽到容器中并将它再次抽出。随着水量增大，将水抽进和抽出大型容器所花的时间使得所述方法不是那么可行。
在许多情形中，希望每天处理大量的水。已经开发出一些基于电解的水处理系统，所述系统可以向每天数百万升的水投放金属离子。这些系统中的大多数系统涉及使用过滤器来在污染物已经与金属离子发生反应之后将污染物去除。如果水受到重度污染或者含有可能会使过滤器堵塞的油之类的物质，那么这样会引起严重的问题。一些系统涉及到使用具有板的开放容器，使得水流过并且絮凝。然而，在此，目标是使污染物絮凝，而污染物的去除仍要使用过滤器或沉淀槽来进行。又其他系统使用密闭容器，使水中的絮凝微粒和气泡经过所述容器以达到分离相(过滤或沉淀)。只要涉及到操作效率，这些系统都具有许多缺点。
在一种系统中可以克服这些问题，所述系统使得水能够连续地流动，同时污染物浮到表面上并且被去除。本申请中描述的设备的目标是说明一种机构，通过这种机构，电解过程生成的气泡可以直接用于捕获由Al和/或Fe金属离子絮凝的污染物微粒、使其浮到表面上，所述污染物微粒停留在表面上，从而在不需要任何额外的起泡或絮凝物捕获化学药剂的情况下将其去除，或者使用过滤器将其去除。应注意，这个过程的规模是可缩放的，并且相同的准则可适用于小型和大型的系统。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于从水中去除污染物的设备，所述设备包括：
容器，所述容器具有供水流入所述容器中的进水口以及供水流出所述容器的出水口;
多个电极以及恒流电源，所述恒流电源经布置以向所述多个电极施加电位以生成用于从水中去除污染物的絮凝金属离子;
控制器，所述控制器经布置以监视并控制所述恒流电源，所述控制器经进一步布置以在施加所述电位时调整水经由所述进水口流入的速率以匹配通过水传递的电流，以便向正处理的水提供预定的电荷剂量。
一个实施例包括接收来自所述容器的水的具有另一进水口的另一容器，所述另一容器具有至少其他多个电极以及另一恒流电源，所述恒流电源经布置以向所述其他多个电极施加另一电位，其中所述控制器经布置以确定所述恒流电源和所述另一恒流电源中的一者何时无法提供预设电流并且作为响应使所述恒流电源或所述另一恒流电源中的所述一者的电流的百分数减少与另一者匹配，并且调整水经由所述进水口流入的速率，以便向正处理的水提供预定的电荷剂量。
在一个实施例中，所述控制器经布置以监视传递通过所述多个电极以及所述其他多个电极的电流以及水流经所述容器的速率并且调整传递通过所述多个电极以及其他多个电极的电流，使得所述多个电极以及所述其他多个电极中的每一者向一定体积的水递送的电荷剂量是相同的。
在一个实施例中，所述多个电极包括包含铁的阳极，并且所述其他多个电极包括包含铝的阳极。
在一个实施例中，来自所述另一容器的水被另外的容器接收，所述另外的容器具有经配置以具有可调高度的出口。
一个实施例经布置以调整水经由所述进水口流入的速率，使得具有至少一些所述絮凝金属离子以及至少一些所述污染物的絮凝物中的大部分聚集在表面上以待随后去除。
在一个实施例中，所述恒流电源是受控的恒流电源。
在一个实施例中，所述控制器经布置以使由所述多个电极提供的电荷密度小于300安培/平方米。
在一个实施例中，所述控制器经布置以使由所述多个电极提供的电荷密度小于1000安培/平方米。
在一个实施例中，所述容器包括大体上敞顶的容器。
根据本发明的第二方面，提供一种用于从水中去除污染物的方法，所述方法包括以下步骤：
使水流经容器;
通过恒流电源向所述容器中的多个电极施加电位来生成用于从水中去除污染物的絮凝金属离子;
监视并控制所述恒流电源;
在施加所述电位时调整水经由进水口流入的速率以匹配通过水传递的电流，以便向正处理的水提供预定的电荷剂量。
一个实施例包括使水流经具有另一恒流电源的另一容器，所述另一恒流电源向所述另一容器中的至少其他多个电极施加另一电位，所述控制器确定何时无法向所述多个电极以及其他多个电极中的一者提供预定电流并且作为响应使所述恒流电源或所述另一恒流电源中的所述一者的电流的百分数减少与另一者匹配，并且调整水经由所述进水口流入的速率，以便向正处理的水提供预定的电荷剂量。
一个实施例包括以下步骤：监视传递通过所述多个电极以及所述其他多个电极的电流以及水流经所述容器的速率并且调整传递通过所述多个电极以及其他多个电极的电流，使得所述多个电极以及所述其他多个电极中的每一者向一定体积的水递送的电荷剂量是相同的。
一个实施例包括以下步骤：由另外的容器接收来自所述另一容器的水并且调整所述另外的容器的出口的高度。
在一个实施例中，所述多个电极包括包含铁的阳极，并且所述其他多个电极包括包含铝的阳极。
在一个实施例中，调整水经由所述进水口流入的速率使得具有至少一些所述絮凝金属离子以及至少一些所述污染物的絮凝物中的大部分聚集在表面上以待随后去除的步骤。
在一个实施例中，所述恒流电源是受控的恒流电源。
一个实施例包括所述多个电极提供小于300安培/平方米的电荷密度的步骤。
一个实施例包括所述多个电极提供小于1000安培/平方米的电荷密度的步骤。
在一个实施例中，所述容器包括大体上敞顶的容器。
在一个实施例中，生成絮凝金属离子包括生成铁离子或铝离子中的至少一者的步骤。