[发明专利]废水处理方法和装置

说明书

本发明涉及废水处理方法和装置，更具体来说，本发明涉及用传质技术和电凝法从水溶液中分离出污染物的方法。

从水系统中分离出或除去污染物的难题已经成为困扰本领域多年的复杂问题。到目前为止，因为工业发展所带来的水污染正日趋严重，本领域正同其它工业方法一起发展。起初，水处理仅是简单地通过加入适于引起一些物质沉淀的材料、过滤、离子交换和其它方法来进行的。随着对干净水严格要求的不断提高，人们采用了电化学方法。概括来说，人们发现置于电解槽并通以电流的电极可用于处理含有污染物的溶液。在某些情况下，为了除去惰性化合物，将其它单元操作与该处理过程联合进行。

其中一篇本发明选作参考的文献是公开于1914年5月5日的Landreth的第1095893号美国专利。该专利涉及电化学处理，并且在该专利中，专利权人认为，这种电解槽能用于处理水。正如该公开文件所指出的那样，紫铜电极、铝电极、黄铜电极、或其它合金电极被用作电解槽电解板物料。此外，该公开文件讨论了下述事实，即沉降槽可用于帮助物质沉降(絮凝)。该公开文件的第2栏表明，电极系列被排列在一起，以使水通过该装置，并“经历迂回过程，由此任何加到其中或其中含有的物质可充分混合，并且液体中的所有颗粒都能与电极接触”。在该公开文件的第2栏中还指出，电极呈水平放置的电解板形式，并且该电解板还具有在中心排列的小孔，同时其它电解板的交替系列板凹进它们的末端。该公开文件的第3栏指出：“如附图8和9中所清楚图解说明的，为了在电解板14间提供液体的适当通道和循环以及液体在装置中的运动，提供了在14A指示的具有小孔的另一电解板，而如14B所示，中间电解板具有缺口或凹进的剖面转角。通过该方法，进行处理的液体以其流速转移并与各自电解板的整个表面接触，以确保所需的电处理。”

虽然该公开文件可用于对水的电化学处理方法提供指导，但是它没有提及加入氧化物质例如臭氧。此外，该专利的教导是限制在电化学；该公开文件对于溶解空气浮选法、流体水动力学、空化、絮凝、或其它能增加该专利所述电化学槽实用价值的流体动力原则没有提供任何详细描述。

在公开于1915年7月20日、Landreth的第1146942号美国专利中，提供了在前述专利中已经讨论过的问题的改变。该参考文献清楚地指出，电极具有不同极性，并且可使用合适的电极改变开关(其实例如图中26所示)来变换电流以使一组电解板在一定时间内作为阴极、而另一组电解板在该期间内作为阳极。该公开文件通过提供极性排列以改变装置内各电解槽的极性而使现有技术得到了发展。象上一篇公开文件一样，该公开文件在使用溶解气体的逆流氧化方面也有不足。此外，据信该装置在处理多种污染物(有机物、无机物、或它们的混合物等)方面效果不是特别好。

在公开于1915年3月9日、Landreth的第1131067号美国专利中，专利权人又论述了通过装置来进一步处理以提供再处理的液体，以及氧化处理，或通过金属电极或简单的化学反应来生成絮凝物的处理，或者通过电流刺激来形成絮凝物的处理；或其它处理。在开始于第25列的第2栏，该公开文件讨论了物质的再循环以在装置中进一步处理。

公开于1973年4月17日、Preis等人的第3728245号美国专利公开了用于处理污水的装置，该装置包括用于电凝的一系列电解板。该专利权人认为，需要在回路中保持压力，这样可使氯和臭氧保留在溶液中以增强杀菌作用。该公开文件通过采用氧化剂增强电凝而发展了由Landreth等人建立起来的现有技术。虽然该公开文件对现有技术提供了进一步指导，但是对于在处理的含水材料的出口流中，通过不连续压力来空化或形成絮凝物方面没有提供任何讨论。

其它通常相关的文献包括公开于1909年3月2日、Korten等人的第913827号美国专利；公开于1970年8月11日、Mehl等人的第3523891号美国专利；第5928493、5705050、5746904和5549812、3846300、5587057以及5611907号美国专利。

电解法通常有用的，然而，设计的电解槽使得电极经常出现碎屑，因此将改变电解槽电流的要求。此外，现有装置中的许多电解板相当大，并且对于增大表面积以由此增加与水中被处理污染物的反应的数量，不能提供任何改善。当然，这导致较低程度的相互作用，并且从由于碎屑集结而导致的电流要求的角度来考虑，还导致运转电解槽所需的较高成本。