[发明专利]控制反应器中选定化合物浓度的电化学废水处理系统

说明书

一种电化学废水处理系统包括反应器罐、用于通过电化学反应处理包含可溶性污染物的废水的电化学反应器和分离装置，该分离装置过滤来自反应器罐的流出物流并产生经处理的废水流和截留物流，该截留物流被至少部分地进料至电化学反应器或反应器罐，从而增加反应器内选定的可溶性化合物和不溶性化合物的浓度。在反应器罐中的一部分截留物流或一部分废水可以作为排污流被排出。提供流量控制装置，用于调节截留物流的体积和排污流的体积，以用于控制化合物的浓度。因此，反应器中可溶性化合物和不溶性化合物的浓度与反应器流出物流中可溶性化合物和不溶性化合物的浓度脱钩，以实现改进的反应器性能和较高质量的流出物。

技术领域

本发明涉及一种电化学废水处理系统，其中反应器内可溶性化合物和不溶性化合物的浓度与离开反应器的流出物中可溶性化合物和不溶性化合物的浓度脱钩(decouple)，以实现改进的反应器性能和较高质量的流出物。

背景

由于要求工业设施在排放前消除其难降解的水污染物(recalcitrant waterpollutant)的更严格的废水处理法规以及由于目前全球清洁水的短缺，废水处理系统的需求量很大。因此，对成本有效的、可持续的废水处理系统存在增加的需求，这些废水处理系统使化学品的添加最小化、不产生二次污染，并且具有最低的操作和维护要求。

处理难降解的废水的优选的方法是通过电化学氧化，这是一种用于消除范围广泛的污染物的可持续的、安全的和高效的处理解决方案，所述污染物诸如持久性有机污染物、二噁英、氮物质(例如氨)、药物、病原体、微生物及其他污染物。一种用于处理废水的方法是通过对有机污染物和/或无机污染物的直接电化学氧化，由此这样的污染物在阳极表面上被直接氧化。另一种方法是通过原位产生化学氧化物质(诸如羟基、氯、氧或高氯酸根自由基或化合物诸如次氯酸盐、臭氧、或过氧化氢)来间接电化学氧化有机污染物和/或无机污染物。这些化学氧化物质直接在阳极表面上产生并且随后氧化废水溶液中的污染物。

在采用电化学氧化的废水处理系统中，废水通常被进料到反应器罐中，并且然后通过泵被转移至反应器中，在反应器中废水被处理用于污染物去除。如果反应器是流通式反应器(flow-through reactor)或恒定搅拌罐式反应器(constantly stirred tankreactor)(CSTR)，则流出物的污染物浓度通常与反应器内的污染物浓度相同。这不是优选的，因为反应器内较高的污染物浓度通常导致较高的处理效率，而期望流出物具有较低的污染物浓度。还期望的是，反应器罐中的某些化合物快速穿过反应器并保持在低浓度(例如，硬度组分(hardness component))，并且其他化合物被保留在反应器中，使得较高浓度的这些化合物逐渐在反应器内积累(例如，电解质)。此外，可能期望仅处理某些化合物(即较高分子量的化合物，诸如API(活性药物成分))，并且允许废水中的其他化合物穿过。

在过去也曾使用分批反应器来代替恒定搅拌罐式反应器，以较高的效率来处理废水。分批反应器可以将废水处理至低污染物水平，但需要增加的时间来达到这种低污染物水平，并且因此消耗更多的能量。

因此，存在对进一步改进系统设计和操作使用电化学氧化用于处理废水的系统的方法以实现现有反应器的更有效操作的需求。

发明概述

本发明描述了一种电化学废水处理系统，包括：

-反应器罐，所述反应器罐接收待处理的废水流，所述待处理的废水流包含可溶性污染物和不溶性污染物；

-电化学反应器，所述电化学反应器用于通过电化学反应处理废水流；以及

-分离装置，所述分离装置接收来自反应器罐的流出的废水流，以产生经处理的废水流和截留物流(reject stream)，所述经处理的废水流从系统中被排出，所述截留物流至少部分地作为再循环的废水流被供应至电化学反应器或返回到反应器罐。