基于电解法的水处理制造技术

一种水处理方法，是向一对或多对浸在水中的激活电极提供瞬间电流，每对电极包括主要起阳极作用的一个牺牲电极和主要起阴极作用的一个惰性电极。当电流通过电极对之间时，作为阳极的牺牲电极能产生溶入水的离子，有助于水的处理。对电极的极性进行周期性颠倒，用以减少电极阻塞。由瞬间电流通过的电荷量标志水处理程度，用来控制处理过程。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水处理，具体是，采用电絮凝和/或电凝聚反应来处理污水。
技术介绍
能方便地获得洁净水是健康和经济繁荣的重要需求。因此，随着污染增加和对洁净水供应的需求，污水处理是很重要的。电解法水处理技术代表处理污水的一类方法。在这方面，有三种不同种类的基于电解的水处理方法(1)电浮选法；(2)电絮凝法；(3)电凝聚法。电浮选法是要使用与加入需处理污水中的凝聚剂关联的惰性电极。在电极上施加一定电压，释放的气泡捕集凝聚的颗粒，将其上浮到水面。这种方法类似于处理工业污水用的溶解空气浮选法(DAF)，不同之处是由水的电解提供气泡，而不是从压缩空气提供气泡。该方法自20世纪70年代中期已经商业化，Dr Anselm Kuhn在其著作电浮选-工艺及废水应用，Chemical Processing IPC Industrial PressLtd，London概述了这种方法。电絮凝使用牺牲电极来产生絮凝剂，但也使用在电极释放的气泡使污染物悬浮到水面。以前尝试了几种电絮凝法，由于各种原因而未获成功。这些缺点包括● 在金属充分牺牲之前电极发生阻塞；● 由于一单套电极不能处理各种电导率的水，所以需要对每一特定用途建立一个装置。由于电极替换的成本很高，电极阻塞就会明显增加处理方法的成本，使得这种方法通常很昂贵。这后一缺点意味着必须定制一特定水质量的电极絮凝系统。迄今还未发现能工业应用的实际解决办法。电凝聚也是要使用牺牲电极来产生凝聚剂，通常是铝或铁离子。水经过处理后，或过滤，或任其沉积，或送到气体或空气悬浮装置除去污染物。电极凝聚法提供了许多潜在的优点，如果能够实现的话。然而，与电絮凝一样，电凝聚也会遇到电极阻塞的问题，也需要对需清洁的一定水建立其处理系统。试验电凝聚法已有许多年，但尚未能获得满意结果。例如，美国专利4,872,959(Herbst等)描述一种管状系统，在此系统中，水在内、外和中心电极之间通过，设计成可加入絮凝离子，将污染物沉积到沉积槽底部，水将通过该沉积槽。此系统使用铁和铝阳极，但也建议了其它金属，例如铜阴极、铁阳极。但未能获得完全成功，因为电极具有阻塞的倾向。而且，该系统是为特定电导率的水设计的，并且不易控制特定反应所需的絮凝聚离子剂量。美国专利5,372,690(Gardner-Clayson等人)认识到电极的替换是很大的问题，使用金属，较好是铝、钢(合金)或镁作为解决这一问题的方法。使用一层金属球、金属丸、可消耗的不规则形状金属颗粒代替片材。电流从金属阳极通到这些球，这些球则将阳离子通到水中，重复该过程。存在的问题是需要高电压来驱动阳极和阴极之间的电流。也不能保证这种形状的金属颗粒能很好适应电流的通过。该方法也未涉及对不同电导率水的适应问题。美国专利5,558,755(Gardner-Clayson等人)是基于上述专利的后续申请。讨论的设备包括一个金属颗粒的流化床，介质流动通过该床，由电极提供电流，使污染物在介质上聚集。为使电极成为非自耗的，不需要频繁替换，所以颗粒应是可消耗的。在电凝聚和电絮凝中，一直有使用同样材料电极例如铝阳极和铝阴极的倾向。这种情况下，明显的一个问题是由于电极表面形成的氧化物层而使电极阻塞。铝可在称作阳极化过程中有意对其氧化，一般认为此时铝在阳极溶入溶液。结果，一直认为难以解决铝在阳极溶入溶液而不在阳极形成氧化物层的问题。现有技术一般有一种或多种缺点，例如● 在金属充分牺牲到溶液很早之前，电极在不断发生阻塞现象。这意味着必须以高成本替换电极，使这种方法不经济。● 要处理的水的电导率常变化，意味着该方法常难以控制。● 水中污染物量的变化意味着必须对一特定的水质量建造一套设备，这也使得难以工业应用。本专利技术的目的是至少解决与现有技术有关的上述一个或多个以及的其它缺点。专利技术概述人们已经认识到铝既在阳极又在阴极会进入溶液，在阴极的反应速度是阳极上的反应速度的2.5-3倍。阴极也是释放氢气、产生氢氧基团并使水的pH上升的电极。铝是一种两性金属，能与酸性基团(H+)又与碱性基团(OH)发生反应。在阴极，OH-与水和铝反应，形成不溶解的Al(OH)3，附着在阴极上，而在阳极，铝仅进入溶液而不形成氧化物层。本专利技术认识到可采用电絮凝/电凝聚原理提供一种水处理法，该方法结合使用两个电极。在两个电极上施加电压，正电压施加在牺牲阳极上，负电压施加在惰性阴极上。电压可以是直流电(DC)，也可以是经整流的交流电。两个电极的极性可以周期性颠倒，减少铝电极的表面阻塞。极性颠倒可以排斥先前吸引的物质而使吸引到一个极性电极上的物质驱除。与因为电吸引导致阻塞的情况相比，可在较短时间内发生排斥。极性颠倒一段短时间，在整个操作时间的0.1-30％的较宽时间范围，可以减少电沉积物质的形成，因此，延长电极的有效寿命。使用一预定量电荷作为水处理程度的标志，因此能具有更大的适应性，即可以方便地处理例如各种不同电导率的水。通过电极之间的总电荷(按安培-小时计)，发现它对水处理程度的有效度量，因此可用来保证适当的处理结果。本专利技术提供一种通过在阳极和阴极之间通过电流进行水解来处理水的方法。本专利技术还提供一种水处理装置，包括一个盛水的储槽，阳极和阴极浸于其中，通过电解处理水。本专利技术还提供适用于实施上述本专利技术方法的电源设备。本专利技术第一方面，通过两个电极之间的瞬间电流，其方向作周期性颠倒，以便抑制牺牲电极的阻塞，使牺牲电极主要作为阳极，惰性电极作为阴极。本专利技术第二方面，传递瞬间电流，使一预定量的电荷通过水，预定量电荷作为水经处理程度的标志。在较好的实施方案中，要求使用一系列电极，以便适应不同电导率的水。使用的电极数目可以选用，如果水的电导率下降，更多电极接通，增加面积，因此由同样电压获得更大的电流。如果电导率提高太多，使电压明显下降，则将部分电极断开，减小面积，因此对同样电流提供更高电压。在一较好的方式中，采用间歇方法，将污水泵送到反应器。对电极激活，使其部分物质进入水中形成凝聚剂，与污染颗粒(分子、离子等)结合。同时，释放的气泡捕集凝聚的污染物，将其悬浮到水面，从水面力便地除去污染物。可以使用电源设备和电极的结合，此时牺牲电极逐渐耗去直到几乎完全用完。牺牲电极的成本相当于每处理1,000升水需0.10-0.30美元的金属，依据要求的处理程度(即遇到的污染情况)而不同。与其它水处理方法相比，由于是几乎完全耗尽牺牲电极，可能达到很大的成本降低。一个较好实施方案能有效处理不同电导率的水，无需对某一特定类型的水专门设计所用的设备，也不一定需要通过操作者进行经常检测和调节。将水泵送到槽，使电极激活，从槽的顶部除去污染物，将处理后水泵出。这种方法可重复下去，直到已没有需处理的水原料或接受已处理水的储槽已满。这样一个系统可以处理很宽范围的污染物，包括大多数一般是通过颗粒滤器、微过滤和超滤系统除去的物质，即悬浮固体，包括大的溶解分子、乳化脂肪油和脂(FOG)、重金属阳离子和磷酸根等。悬浮固体包括细菌、寄生虫、藻类、油漆和其它颜料、炭黑、石棉纤维、工业砂、粘土等等。所述系统能处理含有大的溶解分子污染物的水，这些大分子包括腐殖质、染料分子、蛋白质、乳胶和聚合物等。该系统不能除去小的非极性分子如糖、杀虫剂等，也不能除去较低原子序数的阳离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理水的方法，该方法包括下列步骤：提供一对或多对电极，每对电极包括一个牺牲电极和一个惰性电极，将所述一对或多对电极浸在需处理的水中；向浸在水中的一对或多对激活电极传递一瞬间电流；周期性颠倒瞬间电流的方向，用以抑制牺牲电极的阻 塞；牺牲电极主要用作阳极，惰性电极主要用作阴极，牺牲电极产生溶解于水的离子，有助于水的处理。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：VNE鲁滨逊，
申请(专利权)人：奥森特控股有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]