[发明专利]电生化反应器

说明书

相关申请

本申请要求于2008年6月30日提交的共同待决的美国临时专利申请系列第61/076,873号的权益，该美国临时专利申请由此通过引用全文并入。

发明背景

在许多国家很难将金属和其他无机物，如砷、硒、汞、镉、铬、氮等去除到满足当前饮用水标准和排放标准的水平。例如，在美国，2006年的饮用水中砷的最大水平设置为10ppb；在其他国家也可能很快是这种情况。在美国，饮用水中的金属的最大污染物水平(MCL)可以在0.005mg/L至10mg/L的范围，并且甚至可以更低。通常受到控制的金属和无机物包括锑、砷、石棉、钡、铍、镉、铬、铜、氰化物、氟化物、铅、汞、硝酸盐、亚硝酸盐、硒和铊。

存在多种去除金属、无机物和有机物的处理方法。用于处理金属和无机物污染的土壤；废弃物和水的技术主要包括：固化/稳定化、玻璃化、土壤清洗/酸萃取、反渗透、离子交换、生物处理、物理分选、高温冶金回收以及土壤和废弃物污染物处理技术的原位土壤清洗。沉淀/共沉淀、膜过滤、吸附、离子交换和可渗透反应屏障是处理污水更常用的处理技术，而动电法、植物治理与生物处理是去除土壤、废水和饮用水中的污染物的常用处理技术。

发明概述

一种用于从液体中去除目标化合物的方法可以包括设置两个活性表面，以使两个活性表面隔开预定的距离。活性表面可以被置于液体的流内并且能够支持电荷和生物生长。该方法还可以包括形成聚集在活性表面上的微生物群体，其中微生物群体被用于或能够作用于、转化或结合目标化合物。该方法还可以包括在两个活性表面之间施加电位差。微生物和电位差可以充分结合以从液体中去除目标化合物并且维持微生物群体。

此外，一种用于从液体中去除目标化合物的系统可以包括两个活性表面，两个活性表面被设置成隔开一段距离并且基本上相互平行。电源能够以在两个活性表面之间提供电位差的方式可操作地连接到每一个活性表面。在另一种配置中，微生物群体可以存在于两个活性表面的每一个上。此外，系统可以包括流路，其足以引导大部分液体与每一个活性表面接触以及足以引导大部分液体横跨所述距离。

已经相当宽泛地概述了本发明的更重要的特征，使得可以更好地理解下面的本发明的详细描述，并且使得可以更好地领会本发明对本领域的贡献。从下面本发明的详细描述连同附图和权利要求将会更清楚地看出，或可通过实施本发明获悉本发明的其他特征。

附图描述

图1是文献中报道的与各种化学物质处于平衡的As₂S₃沉淀的优势图(dominance diagram)。

图2是各种砷物质的Eh-pH图。

图3是N₂-O₂-H₂O系统的Eh-pH图。

图4A和图4B是各种硒系统的Eh-pH图。

图5是根据本发明的一个实施方式的具有平行于带电电极流动并通过带电电极的敞开通道的电生化反应器。

图6是根据本发明的另一个实施方式的具有可渗透垂直于带电电极流动并横跨带电电极的通道中的溶液的高表面积导电材料床的电生化反应器。

图7A和图7B是根据本发明的一个实施方式的用于评估砷去除的无施加电位(7A)和有施加电位(7B)的所测试的电生化反应器系统的描述。

图8A和图8B是根据本发明的一个实施方式的为评估硒去除的有施加电位(8A)和无施加电位(8B)的所测试的电生化反应器系统的描述。

图9是测量的横跨用于从测试水中去除砷的EBR和常规生物反应器的电位的图。

图10是在无施加电压操作下把EBR与类似方式构建的反应器相比较，从若干测试溶液中去除砷的图。

图11是使用无施加电位且停留时间为44小时的两级常规生物反应器以及使用施加电位为3伏且停留时间为22小时的一极EBR，从若干采矿水中去除硒的图。

详述

现在将参考示例性的实施方式，并且本文使用特定的语言来描述这些示例性的实施方式。然而应理解，并不期望由此限制本发明的范围。相关领域的技术人员和获得本公开内容的技术人员将会想到的本文所阐述的本发明特征的变化和进一步的修改以及本文所阐述的本发明原理的另外的应用被认为是在本发明的范围内。

定义

在描述和要求保护本发明时，依照下面陈述的定义使用以下术语。