CN104797535A

CN104797535A - 电化学处理工业废水和饮用水的方法和装置

Info

Publication number: CN104797535A
Application number: CN201380028526.4A
Authority: CN
Inventors: 奥雷斯卡宁·维斯贾; 米库里克·内纳德; 佩特雅克·丹尼斯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2015-07-22
Also published as: HRP20190011T1; EP2834197A1; RU2624643C2; WO2013144664A9; WO2013144664A4; RU2015145237A; CA2868932A1; WO2013144664A1; US20150166383A1; HRP20120276A2; EP2834197B1

Abstract

本发明的主题内容是使用电化学方法和先进的氧化方法进行工业废水和/或饮用水处理的方法和装置。重力沉降的准备阶段之后是主要处理，该主要处理由以下组成：通过分别由不锈钢、钢和铝制得的金属电极组的作用进行电凝聚、电氧化和电浮选，平行地进行用臭氧消毒/氧化、紫外线照射和超声波处理以及在电磁场中再循环。在主要处理结束时，利用电化学生成的钢和铝的絮凝物并且缓慢输注臭氧，对絮凝物和水的混合物进行凝聚/絮凝处理。下一个阶段是沉淀物从清水中分离，其中清水通过沙子和活性炭过滤器排放，以便去除收集罐中的轻质漂浮絮状物。如有需要，用紫外线照射和臭氧的同时作用对水进行氧化处理，以用于最终破坏有机物和氨以及微生物污染的潜在残余物。

Description

电化学处理工业废水和饮用水的方法和装置

技术领域

本发明涉及通过电化学方法处理工业废水的方法和装置。根据国际专利分类(IPC)，装置被归类为：C02F 1/46-电化学方法；即C02F 1/463电凝聚；C02F 1/465电浮选；C02F 1/467电化学消毒；C02F 1/32紫外线；C02F 1/36超声波振动；C02F 1/48磁场或电场；C02F 1/52通过絮凝或悬浮污染物沉淀进行的化学或物理水处理；C02F 1/78臭氧氧化。

工业废水的电化学处理是各种方法和设备所解决的技术问题。本解决方案描述了利用电化学方法，即电凝聚、电浮选、电化学消毒、UV(紫外线)消毒、电磁和超声波处理以及絮凝和悬浮污染沉淀的工业废水处理装置。废水在反应器容器中进行电化学处理。反应器电极组和臭氧的作用产生了有机物的氧化条件，平行地开始了悬浮杂质和溶解杂质(具体指废水内重金属)的凝聚和絮凝。已处理水被排放到分离罐中，其中通过随后在底部沉淀，污染的絮状物被分离，同时不带杂质和重金属的已处理水处于沉淀物上方的上部部分并且可以排放到指定接收器中。

背景技术

各种工业生产过程的众多应用以及许多工业活动产生大量具有高浓度的重金属和其它有害无机和有机物质的工程废水。在被排放到指定接收器之前，需要借助重金属和其它污染物去除方法来处理废水，以便进入自然接收器或公共下水道系统的排出物达到法定要求的浓度。

实际上，消除废水中的重金属所使用的大多数装置在其操作期间使用危险且具有腐蚀性的化学物质。最常用的凝聚/絮凝方法在严格控制的pH条件下利用充足的液体絮凝剂(Al₂(SO₄)₃、FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、聚铝羟基氯化物(polyaluminum hydroxychloride))，以及另外的电解质(膨润土、硅石、聚丙烯酰胺)。最佳结果在pH＝7到pH＝8的范围内实现。凝聚剂导致晶种的生成，并且由于其高分子质量，另外的电解质导致颗粒聚集成较大的簇和它们的重力沉淀。由于水解，凝聚剂(铁盐和铝盐)的添加显著减小pH值，尤其在低碱度水的情况下。由于pH减小，大多数金属的溶解度增大，因此凝聚/絮凝效率也降低，由此，废水处理装置需要具有pH计和滴定仪，以用于调节和维持最适宜pH值的目的。为产生晶种，需要对水进行快速混合(每分钟200转)。在应用聚电解质之后，需要将混合速度减慢到最大每分钟30转，以便不损坏絮状物的结构和因此降低从废水中去除元素的效率。

利用凝聚/絮凝的其它组的工业废水处理装置不使用腐蚀性且危险的化学物质诸如酸或碱。一个实施例是Kukec Leander等人(发布于2003年4月30日的克罗地亚专利PK200l0753)发明的工业废水处理装置。该装置利用专门制备的pH值为中性的胶状絮凝剂。它们是不具有pH计和剂量装置的前面提到的相同类型和目的的装置组相关技术术语方面被显著简化的特征。凝胶状絮凝剂在废水处理过程期间以一定的剂量逐渐混合，并且在混合过程期间通过絮凝过程与其自身污染和重金属结合。通过在沉淀池中的后续沉淀，水的不纯部分在底部与清水分离。不带污染和重金属的已处理水位于罐的上部，沉淀物上方，并且可以排放到指定的接收器中。

由发明人Arona Mikhailovich K.等人发明的专利(发布于2005年5月3日的美国专利No.6,887,368)描述从技术溶液和废水中电分离重金属的方法和装置。出于分离或降低铬-6浓度以及重金属的高浓度的目的，利用三相交流电并采用专门设计的电极对工作介质进行预处理。现有发明中的准备阶段，即工作介质预处理阶段，意味着仅通过沉淀从介质中分离出较粗糙的污染颗粒。现有发明通过电化学方法在第一和第二反应阶段进行重金属的分离，无论浓度水平如何。在第一反应器容器中，通过由不锈钢(indox)制得的反应器电极组进行水的电解，之后进行电浮选、氧化、臭氧化、UV灯消毒、电磁和超声波处理。在第二反应器容器中，交替地首先用钢反应器电极组执行电解，然后用铝反应器电极组执行电解，之后进行电浮选、氧化、臭氧化、UV灯消毒、电磁和超声波处理。来自第二反应器容器的已处理水被释放到分离罐中，在此，沉淀物与净化水分离。另外，来自分离罐的已处理水被引导至调节容器或过滤器容器中。该方法自动运行。现有发明使用的电极是交替连接于阳极(即直流电场中的负极)的简单金属板。所述发明使用压缩空气来混合反应器容器中的介质，而在现有发明中，通过在电极板表面生成的气泡的流动以较小的程度进行，其中电极板表面借助浮力作用并且主要借助在反应器容器的底部释放的小气泡形式的泵送进入的臭氧朝向表面上升。

发明人Armstrong Louis B.的专利(发布于1972年5月23日的美国专利No.3,664,951)描述用于废水处理的装置和方法，其中废水包含有机废物组分。在准备阶段，工作介质的初始pH值和电阻是被控制的，并且通过添加酸和碱调节它们的值。电解作用去除了细菌、病毒和其它有机化合物。进一步的氧化作用去除剩余的细菌、气味和残余的有机物。处理之后，水可以排放到接收器中。相比之下，现有发明在准备阶段不需要持续控制工作介质的pH和电阻的输入值，或后续调节至所设计的操作值。在工作介质的前期制备阶段中，现存解决方案既不使用酸或碱，也不在之后在工作介质处理过程中或在后续处理的任何其它阶段中使用它们。PH或水的电阻不是直接测定的。所述参数的调节通过控制操作周期的电力消耗间接进行。现存解决方案利用相同的反应器容器进行电解、电浮选、氧化、臭氧化、UV消毒、电磁和超声波处理。在另外的过滤之后，已处理水可以排入接收器中。

用于工业废水的电凝聚处理的方法和装置在发明人为MorkovskyPaul E.等人的专利(发布于1999年6月3日的WO 9926887)中示出。其中描述的方法的阶段如下：(a)低压供应含有在废水电解期间容易絮凝和沉淀的污染物的工业废水至设计成长期使用且易于维护的电凝聚电池中的电极之间；(b)通过采用直流电进行废水电解，使得当前的污染物被破坏并且化学改变从溶解状态转变成电解水中的悬浮液，形成絮状物沉淀于底部；(c)如有需要，通过添加用于絮凝的化学添加剂和所设计的机械纯化装置来分离絮状物和已处理水，从而比常规的净化器的操作更高效、更简单且更易于维护。另外，被授予专利权的废水处理装置由以下部件组成：泵，其用于通过电凝聚电池、电凝聚电池泵送废水；泡沫减少灌，其用于降低已处理水中的气泡数量；含有用于絮状物制备的区室的净化器，多系列水平排放的各种长度的嵌入板，其中嵌入板被设计成遵循净化器外壁的轮廓并且带有较浅设置的表面入口和阶梯式出口，该阶梯式出口终止于出口闸门；压滤机(filter press)，其用于压缩絮凝后的废料。接着，描述了带有可供使用的钢电极板的电凝聚电池，其中电极板朝向彼此以固定的距离平行放置，并且用轴承架固定在电池壁的左侧和右侧。可替代的设计包括由其它材料诸如铝、碳等等制造的板，这取决于待处理的污染水平。在电池外壳中，板形成废水的弯曲通路，从电池入口引导至其出口。电池内的供电被施加于每第11个板。处理装置的描述包括三个主要区域，在该三个主要区域内发生电凝聚。首先，具有用于混合絮状物的区室，然后是处理装置的主体，最后是出口闸。沉淀于主要外壳的底部的粗料由装置操作员输送，从而在机器压滤机中过滤。比较本专利的解决方案和现有的解决方案，显然，废水处理阶段与所描述的专利显著不同，如下：(a)废水的制备，其通过在接收罐内的沉淀作用进行；(b)第一反应器容器中的反应，诸如由对不锈钢反应器电极组施用直流电流引起的电凝聚、电氧化、电浮选、通过臭氧和UV照射的消毒同时混合并通过电磁和超声波处理；(c)第二反应器容器内的反应，诸如由首先对钢反应器电极组施用直流电流导致的电凝聚(之后也对铝反应器电极组施用)、电氧化、电浮选、通过臭氧和UV照射的消毒同时混合并通过电磁和超声波处理；(d)凝聚和絮凝阶段；(e)分离和沉淀阶段，其中沉淀物被分离到沉淀物收集罐中；(f)已处理水通过沙子和活性炭过滤器进行的过滤，之后已处理水排放到接收器中；(g)通过紫外线照射和臭氧处理进行的氧化阶段，之后已处理水排放到接收器中。现有的解决方案不使用压滤机，并且在处理过程期间，未添加酸或碱来增强絮凝。另外，通过比较废水处理装置的设计，我们特此声明现有解决方案包括：水制备罐，其配备有水泵、液位调节器、用于从罐中排出收集的沉淀物的排放阀、电磁阀以及用于将预处理后的水泵送至第一反应器容器的循环水泵；第一反应器容器，其配备有由不锈钢制得的反应器电极组、液位调节器、排风扇、吸风扇、温度计、循环水泵、电磁体、紫外线灯、超声波单元、分散淋洒器、用于供应清洁的漂洗清水的电磁阀、用于通过穿孔塑料管将臭氧注入反应器容器底部的电磁阀、循环水泵以及用于将已处理水重新泵送至第二反应器容器中的电磁阀，第二反应器容器，其配备有钢反应器电极组、铝反应器电极组、液位调节器、排风扇、吸风扇、温度计、容器漂洗淋洒器、循环水泵、电磁体、紫外线灯、超声波单元、分散淋洒器、用于供应清洁的漂洗水的电磁阀、用于通过穿孔塑料管将臭氧注入反应器容器底部的电磁阀、循环水泵以及用于将已处理水排放到第一可用分离罐中的电磁阀；臭氧发生器，其配备有泵，该泵用于将臭氧泵送至反应器容器和调节容器中；两个分离罐，这两个分离罐配备有液位调节器、用于供应水的电磁阀、用于排放已处理水的电磁阀、用于供应清水到漂洗淋洒器的电磁阀、用于排放收集的沉淀物的电磁阀；过滤器容器，其配备有用于供应水的电磁阀、沙子过滤器和活性炭过滤器；调节容器，其配备有液位调节器、排风扇、紫外线灯、用于供应清水到漂洗淋洒器的电磁阀、用于通过穿孔塑料管将臭氧注入调节容器底部的电磁阀、水泵和用于将已处理水排放到溢流罐中的电磁阀；溢流罐，其配备有潜水泵，该潜水泵用于通过淋洒器供应清水来漂洗反应器容器和分离器容器；手动排放阀，其用于对已处理水采样；直流电源系统，其配备有太阳能电池板充电调节器、电池组、频率DC-AC转换器；PLC控制器，其用于运行处理程序。另外，在现有解决方案中的反应器容器是矩形的，即方形的，其中不锈钢的反应器电极组固定于反应器容器的下部的最底部。铝反应器电极组以相同的方式布置。电极板是矩形的，并且朝向彼此以适当的距离并行地放置且用电绝缘体隔开。这些电极板在反应器容器中被布置成垂直于反应器容器的轴线，使得在电解期间，在电极板上生成的气泡可以在水面上自由地冒出。DC电源被施加于所有的板，考虑将正极连接到反应器电极的每个偶数板(even plate)，并将电源的负极连接到反应器电极的每个奇数(uneven plate)。在废水处理期间，电极板交替地操作。在第一反应中，方形容器的电解通过不锈钢反应器电极组发生，之后发生电浮选、氧化、臭氧化、通过UV灯进行的消毒、电磁和超声波处理。在第二方形反应器容器中，水电解首先通过钢反应器电极组执行，然后通过铝反应器电极组执行，之后进行电浮选、氧化、臭氧化、用UV灯进行的消毒、电磁和超声波处理。来自第二反应器容器的已处理水排放到带有圆锥形底部的方形分离器容器中，在该分离器容器中，沉淀物从已处理水中分离。根据将在装置中进行处理的水的类型，来自分离器容器的已处理水被排放到调节容器中或继续排放到具有清水的溢流罐中，或者排放到过滤器容器中或继续排放到具有清水的溢流罐中。过程完全自动进行并且不需要操作员。

发明人Halldorson Jacob等人的方法和废水处理装置(发布于2002年3月19日的美国专利No.6,358,398)特别关注了废水氧化的溶解气体。他们的解决方案的目的是尽可能久地将小气泡保持在溶液中，以便获取氧化气体对废水污染的最大作用。上述目的通过将氧化气体引入区室中以便在一定的压力条件下进行废水的氧化来实现。氧化气体的注入在溶液中保持在压力下，从而产生非常小的气泡并且提供非常大的表面，以用于与废水中的污染物反应。废水中的溶解气体在氧化区室中维持在压力下，直到确定溶液已被充分氧化，此时，通过降低区室中的压力使得氧化气体从溶液中释放。该过程的各个阶段如下：a)含有污染物的水溶液的供应；b)氧化，其在水溶液中的该污染物的氧化阶段进行；c)电凝聚，其在被氧化的污染物的电凝聚阶段进行，包括循环，该循环通过入口(即连接至电源的电极上的反应器容器的出口开口)；在存在电力的情况下，通过在一定距离下使得污染物和水溶液接触金属表面；通过污染物的电凝聚；以及d)从水溶液中分离出电凝聚污染物的阶段。最常见的是，在压力下的臭氧用作氧化剂，但是也可以使用其它技术上可用的氧化剂。进一步的，在废水处理中，装置利用磁感应线圈来生成10,000高斯和180V的脉冲的磁场，同时金属聚集物(通过其释放电力)使得相比于与大表面的金属电极相关的情况，能够以显著更低的能耗实现电凝聚。现有技术方案未利用加压气体或压力容器的封闭系统。相反地，容器朝向大气压力开发，并且系统也未利用金属聚集物从水中电凝聚和分离污染物。现有技术方案中的废水处理阶段与所描述的专利显著不同，如下：(a)废水的制备，其通过水制备罐进行；(b)第一反应器容器中的反应，诸如由对不锈钢反应器电极组使用直流电流引起的电凝聚、电氧化、电浮选、通过臭氧和UV照射的消毒，平行地进行混合和通过4,000高斯的磁场以及通过频率为40kHz的超声波载波进行的处理；(c)第二反应器容器中的反应，诸如由对钢反应器电极组施用直流电流引起的电凝聚(之后也对铝反应器电极组施用)、电氧化、电浮选、通过臭氧和UV照射的消毒，平行地进行混合和通过4,000高斯的磁场以及通过频率为40kHz的超声波载波进行的处理；(d)凝聚和絮凝阶段；(e)分离和沉淀阶段，其中沉淀物被分离到沉淀物收集罐中；(f)已处理水的过滤，其通过沙子和活性炭过滤器进行；(g)通过UV射线和臭氧处理进行的先进氧化阶段。

专利持有人Proudo有限公司的用于流体处理的方法和流体处理系统(发布于2001年10月4日的EP 1138635)被设计成不仅用于湖水和河水的处理，还用于工业污染物的处理，其中工业污染物的废水包含有机物质和微生物。该方法包括通过过滤制备进水，以便分离悬浮的颗粒和收集到接收罐及测量罐中。然后，收集量的待处理的废水转移到具有活性污泥的处理阶段中，其中需氧细菌分解该有机成分。利用由交流电驱动的高压电极和高频微波来处理具有有机污染的水，其中有机物从水中分离。另外，溶液被泵送至容器中以用于低频超声波处理，通过该处理，来自分散状态的有机物形成为簇，并且因此通过氧化气体处理诸如臭氧的协助与已处理水分离。出于提高沉淀速率的目的，采用永久磁体。氧化反应和还原反应由通过直流高压电极来提供。电极由铜和钨的混合物制成。然后将悬浮液泵送至分离罐中。进一步地，将已处理水排放到接收器中，并且输送收集的污泥以进行脱水和固化过程。在现有技术方案中，污染水的预处理仅仅由沉淀组成。微波未被使用，并且也未进行活性污泥处理(即需氧细菌处理)。现有技术方案未使用永磁铁，也未使用高频微波。所述专利实施由铂和钛制成的交流电电极。用于直流电的电极由铜和钨制成。现有解决方案中的电凝聚通过电极板执行，其中电极板布置在由直流电驱动的一定的距离处，而不需要交流电的高脉冲，也不需要压缩空气压缩机。在现有解决方案中，第一反应器容器中的反应器电极由不锈钢(inox)制成，而在第二反应器容器中，第一反应器电极组由钢制成，并且第二反应器电极组由铝制成。

发明人Hashizuma Kazuto的专利(公布于2002年8月28日的EPl234802)描述使用臭氧、过氧化氢、紫外线照射、电解和过滤来处理废水的方法和装置。在此过程中，水持续地通过系统在容器之间循环，其中在容器中发生废水处理的某些阶段。水的制备通过以下进行：通过在过氧化氢溶液中与进水混合进行曝气，以产生有害物质氧化降解的条件。本技术基于利用臭氧气泡进行的强化废水处理，其中臭氧气泡的尺寸具体为0.5～3μm。经过强烈臭氧化之后，水被引入到紫外线照射处理容器中，其中射线波长为180～310nm，并且从内部涂覆有二氧化钛。然后水被泵送到罐中，以通过向容器中添加熟石灰来调节pH值。

进一步的处理在反应器容器中执行，其中反应器容器通过两个电极进行电解。电极材料的类型取决于待处理水中的重金属的浓度。在电解之后，水通过穿过活性炭过滤器在下一个容器中处理。在现有的解决方案中，仅通过粗颗粒在水制备罐中的沉淀来制备废水，而未应用过滤器、曝气和添加过氧化氢。水被泵送到下一个容器中，并且在某些容器中，水处理的若干个阶段平行地执行。水在第一反应器容器中被处理，而未添加化学制品和添加剂、通过不锈钢反应器电极组的辅助影响直流电、臭氧引入到容器底部、紫外线辐射的作用、通过电磁场进行的循环以及超声波作用。在第二反应器容器中，电解和电絮凝也通过对金属板施用直流电来发生。然而，此次反应器电极组分别由钢和铝制成，同时混合臭氧、紫外线辐射作用、通过电磁场进行的循环和超声波作用。现有解决方案既不使用石灰，也不使用任何其它用于水的pH值调节的化学制品，即开始凝聚和絮凝。来自第二反应器容器的已处理水被排放到分离器容器中，在此，沉淀物与已处理水分离。在处理之后，沉淀物移动到沉淀物收集罐中，并且已处理水在被排放到接收器中之前在调节容器中通过臭氧进行处理，同时进行紫外线辐射，或者通过沙子过滤器在过滤容器中过滤，并且最后通过活性炭过滤器过滤。

发明人John T.Towles的工业废水处理方法(发布于1997年10月21日的美国专利No.5,679,257)描述了多阶段工业废水处理方法。第一阶段包括通过以下步骤来制备废水：从污染物中过滤、精确调节废水的进水pH值、通过机械混合进行强烈曝气。消除表面产生的泡沫，并利用水力旋流器从容器的底部过滤出水。方法的下一个阶段是臭氧处理，其利用用于使聚集的臭氧从容器顶部回流到底部的系统，同时施以超声波处理，来产生凝聚和沉淀条件。在重新过滤之后，进一步将废水引入到后面的处理阶段。在该阶段，通过电磁场和电化学絮凝的同时作用使用臭氧和UV辐射，这增强了进一步的凝聚和沉淀。电化学絮凝通过采用四个程度的直流电或交流电(direct or alternating current in four degrees)来进行，取决于所确立的水污染程度。在最终用活性炭过滤之后，已处理水从该过程排出。系统提供了用已处理水对过滤器进行回流漂洗的可能性。来自过滤器漂洗的水流回容器中，以用于废水pH值的调节。在操作期间，系统利用酸。在现有解决方案中，废水的制备仅包括在水制备罐中的粗颗粒沉淀，而未改变过滤器，未使用酸来调节水的pH值，无曝气和强烈机械混合，未去除表面上的泡沫以及未用水力旋流器过滤出水。在未添加化学制品和添加剂的情况下，水在第一反应器容器中被处理，通过直流电对不锈钢反应器电极组的作用，臭氧被引入容器底部，但没有用于臭氧回流的系统，借助于紫外线照射的作用，通过电磁场进行循环以及超声波作用。在第二反应器容器中，电解和电絮凝是通过以下步骤引起的：首先对钢反应器电极组施用直流电，然后对铝反应器电极组施用直流电，并且同时混合臭氧、紫外线照射的作用以及通过电磁场进行的循环和超声作用。来第二反应器容器的已处理水被排入分离器容器中，在该分离器容器中，沉淀物与已处理水分离。在处理之后，沉淀物被移入到沉淀物收集罐中，并且在将已处理水排入接收器中之前，在调节容器中利用臭氧并且同时借助紫外线照射的作用对已处理水进行处理，或者通过沙子过滤器并且最终通过活性炭过滤器在过滤容器中进行过滤。

发明人Kim Hyun Ho和Lee Jae Chang的专利(发布于2011年4月3日的WO20ll025l83)描述多阶段的废水处理过程，其包括以下过程诸如电凝聚、臭氧化和过滤。废水的制备在pH值调节罐中进行。来自废水罐的水通过闸门(闸门保留较粗的杂质)，并且被引导至磁场发生器，该磁场发生器使废水分子分散。另外，水进入执行水的纯化的电凝聚反应器单元中。同时，通过空气供应系统将微小的空气气泡引入反应器单元中，该空气供应系统同时还充当漂洗系统。废水从反应器开始通过一系列过滤器过滤，首先用初级过滤器过滤，然后用二级过滤器过滤。在纯化水离开过滤器系统之后，用臭氧对其进行处理，并且最终用氯处理。在现有解决方案中，废水的制备仅包括在水制备罐中的固体颗粒的沉淀，而无水的pH值调节。通过直流电对不锈钢反应器电极组的作用、将臭氧引导至容器的底部、借助紫外线照射的作用、通过电磁场进行的循环和超声波作用，在第一反应器容器中对水进行处理。在第二反应器容器中，电解和电絮凝是通过以下引起的：首先对钢反应器电极组施用直流电，然后对铝反应器电极组施用直流电，并且同时混合臭氧、紫外线辐射的作用、通过电磁场进行的循环和超声波作用。来自第二反应器容器的纯化水被排放到分离器容器中，在该分离器容器中，沉淀物与已处理水分离。在处理之后，沉淀物被移入到沉淀物收集罐中，并且已处理水在被排放到接收器中之前，在调节容器中利用臭氧并且同时借助紫外线照射的作用进行处理，或者通过沙子过滤器并且最终通过活性炭过滤器，在过滤容器中进行过滤。现有解决方案不使用空气进行水或氯的曝气。

发明人Park Young Gyu的专利(发布于2002年1月16日的KR20020004661)描述了水处理方法，其包括利用圆筒状的电凝聚转置进行电凝聚、臭氧化以及通过沙子过滤器进行过滤。准备阶段由以下组成：具有废水的罐，其中废水中掺有酸或碱，以便调节pH值至5或6。同时，在来自臭氧发生器的最高至15ppm的罐中，执行臭氧化。来自该罐的水被重新泵送到用于电凝聚的反应器容器中，该电凝聚在沙子过滤器上进行。在用于电凝聚的反应器容器中，铝制阴极和阳极布置成一前一后，并且对其供应400A和15V的直流电，这为凝聚和絮凝创造了条件。在处理之后，水从反应器容器排放到沉淀区室中。在现有解决方案中，废水的制备仅包括在水制备罐中的固体颗粒的沉淀，而没有利用酸或碱对水的pH值进行调节，或臭氧化。通过直流电对不锈钢反应器电极组的作用、将臭氧引导至容器的底部、借助紫外线照射的作用、通过电磁场进行的循环和超声波作用，在第一反应器容器中对水进行处理。在第二反应器容器中，电解和电絮凝通过以下引起：首先对钢反应器电极组施用直流电，然后对铝反应器电极组施用直流电，同时混合臭氧、紫外线辐射的作用、通过电磁场进行的循环以及超声作用。来自第二反应器容器的已处理水被排放到分离器容器中，在该分离器容器中，沉淀物与已处理水分离。在处理之后，沉淀物被移入到沉淀物收集罐中，并且已处理水在被排放到接收器中之前，在调节容器中利用臭氧并且同时借助紫外线照射的作用进行处理，或者通过沙子过滤器并且最终通过活性炭过滤器在过滤容器中过滤。

发明人Wei Hong等人的造纸废水的处理方法和装置(发布于2010年3月3日的CN201415963)描述了用于处理的方法和装置，其包括电絮凝、沉淀和分离、生化处理、消毒和过滤。装置包括废水罐、电絮凝罐、沉淀室、水分配罐、生化处理罐、消毒罐、贮液器和过滤器、循环泵、连接到贮水器(其被设计成用于罐和过滤器的漂洗)的回流漂洗泵。该过程开始于通过电絮凝、沉淀和分离进行的废水处理。之后是生化处理、消毒和过滤。在现有解决方案中，废水的制备仅包括在水制备罐中的固体颗粒的沉淀。在具有不锈钢反应器电极组的第一反应器容器中，对水进行处理。通过对不锈钢反应器电极组施用直流电，产生电凝聚、电氧化、电浮选同时进行消毒和混合臭氧、UV射线、电磁以及超声。在第二反应器容器中，通过对钢反应器电极组施用直流电，之后进行电凝聚、电氧化、电浮选同时混合臭氧、紫外线照射的作用、电磁和超声波处理，对水进行处理。不久之后，为铝反应器电极组供应直流电，并且再次执行电凝聚、电氧化、电浮选同时混合臭氧、紫外线辐射的作用、电磁和超声波。之后是凝聚和絮凝阶段，在该阶段，第二反应器容器中的水保持静止一段时间，并且缓慢混合臭氧。然后，来自第二反应器容器的水被引导至分离容器，在该分离容器中，清水与沉淀物分离。来自分离器容器上部的清水被引导至下一阶段处理，并且来自罐底的沉淀物被移入到沉淀物收集器中。接着是过滤阶段。根据进水废水的类型，即其中的污染的类型和量，来自分离阶段的水必要时可引导至过滤器容器中，以便通过沙子过滤器并且之后还通过活性炭过滤器进行处理。根据进水废水的类型，即其中的污染的类型和量，来自分离阶段的水必要时可引导至调节容器中，以便进行UV照射和臭氧处理。已处理水被引导至已处理水出口。

发明内容

本发明的目的是通过电化学方法，即悬浮污染的电凝聚、电氧化、电浮选、电化学消毒、UV消毒、电磁和超声波处理、絮凝和沉淀，操作的工业废水处理设施的开发。

对工业废水采用电化学处理方法，提供了适用于来自船压力洗涤剂的废水的实验处理的废水处理设施的构造，其中船压力洗涤剂涂覆有具有高浓度的重金属尤其是Cu、Zn和Pb的防污剂，即来自金属工业、电镀厂、垃圾填埋场浸出水、酒厂废水、来自薯片生产的废水的其他类型的的工业废水，以及提供饮用水的制备。

相对于现有的相同类型和目的的装置，设施的构造和技术设计已被简化。其不使用添加剂或腐蚀性的化学制品，同时也不需要pH控制计和特定的掺杂器(dozer)。装置通过由太阳能电池板充电的电池运行，或者直接通过外部电力网络运行。

在废水处理之后，来自沉淀物收集器罐的剩余的沉淀物由经授权的公司接管，并且被输送进行热处理或固化，之后可以在垃圾场处理。

根据图1所示方案用于工业废水和饮用水的电化学处理的方法由以下阶段组成：

1)准备阶段-通过沉淀从废水中分离出大量污物。

2)反应阶段A–将来自准备阶段的水引入到第一反应容器中，其中设置不锈钢反应器电极组。通过向不锈钢反应器电极组提供直流电流，开始进行电凝聚、电氧化、电浮选，同时消毒并混入臭氧，进行UV辐射、电磁和超声波处理。

3)反应阶段B–来自前一阶段的水被引入到第二反应器容器中，在该第二反应器容器中，通过首先对钢反应器电极组引入直流电，之后开始执行电凝聚、电氧化、电浮选，同时消毒并混入臭氧，进行UV辐射、电磁和超声波处理来对其进行处理。不就之后，对铝反应器电极组引入直流电，开始执行电凝聚、电氧化、电浮选，同时消毒并混入臭氧，进行UV辐射、电磁和超声波处理。

4)凝聚和絮凝阶段–在第二反应器容器中的水保持静止一段时间，同时缓慢混入臭氧。

5)分离阶段–来自第二反应器容器的水被泵送至分离容器中，在该分离容器中，执行清水与沉淀物的分离。来自分离器容器上部的清水被泵送至下一阶段处理，并且来自容器底部的收集的沉淀物被排放到沉淀罐中。

6)-A过滤阶段–根据进水废水的类型，即其中的污染的类型和量，来自分离阶段的水必要时可引入到过滤器容器中，以用于通过沙子过滤器并且之后通过活性炭过滤器进行处理。已处理水被泵送朝向已处理水出口。

6)-B先进氧化阶段(advanced oxidation phase)-根据进水废水的类型，即其中的污染的类型和量，来自分离阶段的水必要时可引入到调节容器中，以便进行紫外线照射和臭氧处理。已处理水被泵送朝向已处理水出口。

根据图2中的装置方案的现有发明的描述在下文中示出。来自接收井(reception shaft)的废水1通过水泵2被泵送到水制备罐3中。罐中的水位利用液位调节器4保持在限定的界限内。在水制备罐3充满至高水位之后，控制水在沉淀室中静止的持续时间，借此方式执行较粗的污物沉淀到罐的底部。

在完成水制备罐3中的悬浮阶段之后，打开水泵7，通过打开电磁阀8，将已经部分地从较粗沉淀物中纯化的已制备废水泵送到反应器容器9中。在泵送之后，水泵7停止工作，并且条件是达到罐中的底部水位，电磁阀6打开，并且来自罐底的带有剩余水的收集的沉淀物5被排放到接收井中。在排放之后，电磁阀6闭合，因此可以使用水泵2来开始用来自接收井的废水1再装满水制备罐3的罐周期。

在将已制备废水泵送到反应器容器9中至通过液位调节器10调节的限定的水位之后，可以开始臭氧化过程和水与臭氧的混合。通过开启臭氧泵11并且通过打开电磁阀14，臭氧13被从臭氧发生器12泵送到反应器容器9的底部，到达底部的穿孔管15，并执行有机物的氧化，且水进一步与小气泡混合。

当反应器容器中的水达到一定的水位时，开启UV灯16以及不锈钢反应器电极R1组17，其中在直流电的影响下，在阳极发生氧化(电化学腐蚀)并且Fe²⁺离子被分离到水中。水的氧化也在阳极发生，在此形成氧气分子和H⁺离子。同时，在阴极发生水的还原，产生氢气和OH^-离子。臭氧与有机物氧化的混合，也产生了Fe²⁺到Fe³⁺的氧化。使用所产生的Fe²⁺和Fe³⁺的氧化作用形成铁的氢氧化物。

前面描述的方法可以由以下反应表示：

阳极(氧化)：

Fe⁰→Fe²⁺+2e^-

2H₂O→O₂+4H⁺

阴极(还原)：

2H₂O+2e^-→H₂ ^↑+2OH^-

Fe²⁺与臭氧的氧化：

Fe²⁺+e^-→Fe³⁺

沉淀/共沉淀：

Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂↓

Fe³⁺+3OH^-→Fe(OH)₃↓

通过与电化学生成的Fe²⁺和Fe³⁺的凝聚/絮凝、与铁的氢氧化物的共沉淀以及适当的金属氢氧化物的沉淀，可以发生悬浮污物和溶解污物的去除。

在阳极和阴极上发生氧化-还原反应期间，在存在氯化物的情况下，可以生成游离的氯和次氯酸盐，它们是非常强的氧化剂并且可以按照下面的反应执行有机物的间接氧化：

阳极

2Cl^-→Cl₂+2e^-

6HOCl+3H₂O→2ClO₃ ^-+4Cl^-+1.5O₂+6e^-

2H₂O→O₂+4H⁺+4e^-

整体反应：

Cl₂+H₂O→HOCl+H⁺+Cl^-

HOCl→H⁺+OCl^-

阴极

2H₂O+2e^-→2OH^-+H₂

OCl^-+H₂O+2e^-→Cl^-+2OH^-

利用由阳极的水氧化生成的氧气和在原位产生的过氧化氢，执行有机物的氧化。但是，用于去除溶解的有机物的主要机制是通过以下执行的：使用添加的臭氧进行的氧化，以及由原处生成的氯和次氯酸钠辅助的间接阳极氧化。

这是有机物去除过程中最重要的阶段，而悬浮和溶解的无机污物的去除没有那么重要，并且大多在电化学处理的第二阶段和第三阶段发生。

在一些处理阶段的执行期间，在反应器容器9中，吸风扇18不断地开启并且将空气引入反应器容器中，因此减小在水面上生成的泡沫的程度，排风扇19也是如此，其从反应器容器中消除由反应器电极组R1的操作和臭氧化生成的气体。

在操作期间，在反应器容器9中，用热电偶20监测反应温度。同时，对于反应器电极R1组17的操作，循环泵21开启以用于额外混合反应器容器9中的水、电磁体22和超声波单元23。循环泵21在压力下从罐底泵送水通过电磁体和超声单元，到达位于罐顶的淋洒器24。通过在压力下穿过淋洒器，水被分散到罐顶成为更小的颗粒，并且再次降落到反应器罐的底部。

在经过反应器容器9中的废水处理所需的时间之后，关闭反应器电极R1组17、循环泵21、电磁体22、超声单元23和UV灯16。停止水的臭氧化和混合，并且关闭通风设备18和19。

不久之后，反应器容器9中的水已被处理，并且循环水泵25开启，打开电磁阀26，通过该电磁阀26泵送已处理水27到反应器容器28中。在液位调节器10检测到反应器容器9已经几乎流空后，开启溢流罐30中的压力泵29，其中在溢流罐30中具有用于漂洗的清水，同样的是电磁阀31。压力下的已处理水32在进入反应器容器9的顶部时，在淋洒器33下降落，其散开并且漂洗反应器容器9内部去除剩余的污物以及在罐壁和反应器电极组R1上的收集的泡沫。

在漂洗反应器容器9之后，开启循环水泵25并且关闭电磁阀26。关闭反应器罐9中的阀门开始了用来自水制备罐3的废水1装满的新周期。

同时，在反应器容器28中，液位调节器34通过检测所达到的高水位，开启UV灯37并开始臭氧化过程以及水与臭氧的混合。通过开启臭氧泵11，并且打开来自臭氧发生器12的电磁阀35，臭氧13被泵送到反应器容器28的底部，到达位于底部的穿孔管36，并且因此执行有机物的氧化，以及执行在反应器容器中与小气泡混合。

在反应器容器28中，在单个处理阶段操作期间，吸风扇38被持续开启，从而将空气注入到反应器容器中并且减小在水面上生成的泡沫的水平，而排风扇39除去在反应器电极组R2、R3的操作期间和由反应器容器中的臭氧化产生的气体。

在反应器容器28中的操作期间，用热电偶40监测反应温度。反应器电极组R2的操作的启动也开启了用于在反应器容器28中水的额外混合的再循环水泵41、电磁体42和超声波单元43。再循环水泵41在压力下从罐底泵送水通过电磁体42和超声波单元43，到达位于罐顶的淋洒器44。在压力下穿过淋洒器44，位于罐顶的水开始分散为较小的颗粒并且再次降落到反应器容器28的底部。

反应器电极R2组45由钢制成，并且在直流电的影响下，在阳极发生氧化(电化学腐蚀)反应并且Fe²⁺离子在水中被分离。同时，在阴极发生水的还原，在此产生氢气和OH^-离子。如针对不锈钢反应器所描述的，在阳极和阴极上产生相同的反应。

通过Fe²⁺和OH^-离子的反应生成初始的芯部Fe(OH)₂，产生凝胶悬浮液，并且导致带负电胶体不稳定，以及导致废水中的电荷的中和，或导致悬浮污物和溶解污物产生配体(L)的络合反应，其中配体(L)按照下面的反应与Fe(OH)₂键合：

L-H(aq)(OH)OFe(s)→L-OFe(s)+H₂O(l).

通过电荷的中和，为不稳定阶段的聚集以及它们的凝聚/絮凝创建了条件。根据溶液的pH，电化学释放的钢可以产生单体离子，或产生不同的聚合物物质诸如：FeOH²⁺、Fe(OH)²⁺、Fe₂(OH)₂ ⁴⁺、Fe(OH)^4-、Fe(H₂O)²⁺、Fe(H₂O)₅OH²⁺、Fe(H₂O)₄(OH)²⁺、Fe(H₂O)₈(OH)₂ ⁴⁺、Fe(H₂O)₆(OH)₄ ²⁺，它们最终转换成Fe(OH)₃。所生成的氢气泡在浮向表面的途中，与水另外混合并且悬浮的污物浮动到表面。混合确保了絮状物持续接触来自废水的悬浮污物和溶解污物以及它们与Fe(OH)₃的共沉淀。

不久后，关闭钢反应器电极组R1，并且开启铝反应器电极R3组46。铝阳极的电化学腐蚀释放Al³⁺离子到溶液中，Al³⁺离子接触通过水的还原释放的OH^-，产生氢氧化铝Al((OH)₃，其最终按照下面的反应聚合为Al_n(OH)_3n：

Al→Al³⁺(aq)+3e-

Al³⁺(aq)+3H₂O→Al(OH)₃+3H+(aq)

nAl(OH)₃→Al_n(OH)_3n

在水中，根据其pH值，可以存在其他种类的铝，诸如Al(OH)²⁺、Al₂(OH)₂ ⁴⁺和Al(OH)^4-。悬浮污物和溶解污物的去除是通过与钢反应器情况相同的机制完成的。全部的二级氧化还原反应也存在，其在之前针对钢反应器已经描述。通过反应器电极组R3的操作，在反应器容器中不断进行强烈的絮状物形成，以及持续臭氧化和水的混合。通过铝反应器电极R3组46的操作，水的pH值逐渐增大并且恢复到在pH＝7至pH＝8的范围内的设计值。通过反应器电极组R2和R3的操作以及反应器容器28中的强烈臭氧化和混合，在水面上产生含有污物的泡沫。

在反应器容器28中的废水处理所需的时间结束之后，反应器电极组R2关闭，然后R3以及再循环泵41、电磁体42、超声波单元43和UV灯37关闭。水的臭氧化和混合是悬浮进行的，并且通风设备38和39关闭。

反应器容器28中的水已经被处理，并且循环水泵47开启，该循环水泵47根据分离罐50或52的接收已处理水容纳容量将已处理水48泵送到其中。

如果分离罐50可以使用，通过打开电磁阀49，从反应器容器28泵送已处理水48到分离罐50中。

如果分离罐52可以使用，通过打开电磁阀51，从反应器容器28泵送已处理水48到分离罐52中。

在液位调节器34检测到反应器容器28已经几乎流空后，打开溢流罐30中的压力泵29，其中溢流罐30具有用于漂洗的清水，同时打开电磁阀53。已处理水32在压力下进入反应器容器28的顶部时遇到淋洒器54，在该淋洒器中，已处理水32分散并且冲洗掉反应器容器28内剩余的污物以及在罐壁和反应器电极组R2和R3上收集的泡沫。

在漂洗反应器容器28之后，关闭循环水泵47，其关闭电磁阀49或51，这取决于来自反应器容器28的已处理水被泵送到哪个分离罐中。

在清洗反应器容器28之后，从反应器容器9开始装满已处理水27的新周期，并且开始水处理的新周期。

同时，在已经首先装满的分离罐50中，开始进行之前处理的水的重力沉淀过程。水在分离罐50中保持静止一定的时间，以便允许在底部沉淀。在沉淀过程之后，打开循环水泵55并且打开电磁阀56，以便通过电磁阀58将已处理水57从分离罐50的上部释放到过滤容器59中用于过滤，或者通过电磁阀60释放到调节容器61中。

液位调节器62记录分离罐50中的第一低水位，通过关闭水泵55并且通过关闭电磁阀56中止清水的释放。通过打开来自分离罐50的电磁阀63，将收集的沉淀物64释放到沉淀物接收罐中。液位调节器62记录分离罐50中的第二低水位，其指示收集的沉淀物已被释放。之后进行分离罐50的清洗阶段，从而开启溢流罐30中的压力泵29，其中溢流罐30具有用于漂洗的清水，同时打开电磁阀65。已处理水32在压力下，当进入分离罐50时，遇到淋洒器66，在此，已处理水32分散并且冲洗掉分离罐50内部剩余的污物且通过电磁阀63离开。在漂洗之后，电磁阀63关闭，并且分离罐50准备接收下一批次的水进行分离。

在进行分离罐50中的沉淀期间，已描述的水处理方法按照反应器容器28中的方式进行。

在完成反应器容器28中的后续水处理之后，废水已经被处理，并且循环水泵47被开启并将已处理水48泵送到分离罐52中。通过打开电磁阀51，已处理水48被从反应器容器28泵送到分离罐52中，在该分离罐52中开始重力沉淀过程。水在分离罐52中保持静止一段时间，以允许在底部沉淀。在完成沉淀之后，电磁阀67打开并且循环水泵68开启，因此来自分离罐52的上部的已处理水57通过电磁阀58离开进入到过滤器容器59中用于过滤，或者通过电磁阀60离开进入到调节容器61中。

液位调节器69记录分离罐52中的第一低水位，并且通过关闭水泵68以及通过关闭电磁阀67中止清水的排放。通过打开电磁阀70，收集的沉淀物64被从分离罐52释放到沉淀物接收罐中。液位调节器69然后记录分离罐52中的第二低水位，其指示收集的沉淀物已经被释放。之后进行分离罐52的漂洗阶段，因此溢流罐30中的压力泵29开启，其中溢流罐30具有用于漂洗的清水，同时打开电磁阀71。已处理水32在压力下，当进入分离罐52的顶部时，遇到淋洒器72，在此，已处理水32分散并且冲洗掉分离罐52内部剩余的污物并通过电磁阀70离开。在漂洗之后，电磁阀70关闭，并且分离罐准备接收下一批次的水进行分离。

来自分离罐的已处理水57首先通过穿过沙子过滤器73并且之后通过活性炭过滤器74，在过滤器容器59中进一步进行处理。在过滤阶段之后，已处理水32到达溢流罐30，其通过溢流道离开以便被排放到接收器或接收罐中，以便重新用作工程水。手动阀75用于对已处理水32采样。

在一些情况下，来自分离器的已处理水57在调节容器61中被进一步处理。通过电磁阀60引导水进入容器，同时液位调节器76记录容器是满的。电磁阀60关闭，并且排风扇80、臭氧泵11、用于将臭氧13引入容器底部到达穿孔管78的电磁阀77以及UV灯79打开。不久后，排风扇80、臭氧泵11、电磁阀77和UV灯79关闭。水被泵送用于在调节容器中进行最终的处理，之后通过打开水泵81和电磁阀82从容器中排放，其中电磁阀82将已处理水32引入溢流罐30中以便被排放到接收器中。

设施的全部操作通过PLC控制器83运行。

电源组包括具有电荷调节器85和电池86的太阳能电池板84，以及确保PLC控制器的电力供应的DC-AC转换器87，以及全部其他的执行元件。可充电电池通过太阳能电池板84充电，或者必要时从外部网络充电。

附图说明

我们的发明的所述特征、方面和优点将通过在附图中提供的随附的说明和解释与专利要求相一致地提供，其总结如下：

图1示出用于工业废水和饮用水的电化学处理的方法方案；

图2示出用于工业废水和饮用水的电化学处理的装置方案；

图3示出用于废水的电化学处理的不锈钢电极板、钢电极板和铝电极板的机械结构；

图4示出电气执行元件的连接的框图(A-执行元件连接方案；B-泵连接方案；C-电磁阀连接方案；D-臭氧发生器连接方案)。

参考标号说明

1–废水

2–水泵

3–水制备罐

4–液位调节器

5–沉淀物

6–电磁阀

7–水泵

8–电磁阀

9–反应器容器

10–液位调节器

11–臭氧泵

12–臭氧发生器

13–臭氧

14–电磁阀

15–穿孔管

16–紫外线灯

17–由不锈钢制成的反应器电极组R1

18–吸风扇(suction fan)

19–排风扇(exhaust fan)

20–热电偶

21-循环泵

22–电磁体

23–超声波单元

24–淋洒器

25–水泵

26–电磁阀

27–已处理水

28–反应器容器

29–压力泵

30–溢流罐

31–电磁阀

32–已处理水

33–淋洒器

34–液位调节器

35–电磁阀

36–穿孔管

37–紫外线灯

38–吸风扇

39–排风扇

40–热电偶

41–循环泵

42–电磁体

43–超声波单元

44–淋洒器

45–铁制反应器电极组R2

46–铝制反应器电极组R3

47–水泵

48–已处理水

49–电磁阀

50–分离罐(分离器罐，separator tank)

51–电磁阀

52–分离罐

53–电磁阀

54–淋洒器

55–水泵

56–电磁阀

57–已处理水

58–电磁阀

59–过滤器容器

60–电磁阀

61–调节容器

62–液位调节器

63–电磁阀

64–沉淀物

65–电磁阀

66–淋洒器

67–电磁阀

68–水泵

69–液位调节器

70–电磁阀

71–电磁阀

72–淋洒器

73–沙子过滤器

74–活性炭过滤器

75–手动阀

76–液位调节器

77–电磁阀

78–穿孔管

79–紫外线灯

80–排风扇

81–水泵

82–电磁阀

83–PLC控制器

84–太阳能电池板

85–电荷调节器

86–电池

87–DC-AC转换器

具体实施方式

现在将参考图2详细地描述本发明，图2示出该高级水处理系统可用于操作的四个实施例。

实施例1–对于在船的压力清洗之后生成的废水的处理

在对涂覆有防污剂的船进行压力清洗之后产生的废水的处理中，使用用于工业废水的电化学处理的装置。压力泵2将收集的废水1泵送到总体积为3000L的水制备罐中，其中，在处理的第一阶段中，保持静置持续T_m＝60min。较粗的污物颗粒、沙子和不溶解的油漆碎裂物在水制备罐的底部分离。

在沉淀之后，水泵7将水从水制备罐3转移到2201体积的反应器容器9中，其中，在T₁＝30min的持续时间内开始水与臭氧的臭氧化和混合。来自臭氧发生器12的臭氧13被以Q＝5l/min的流速泵送到反应器容器的底部，借此方式，有机物发生氧化，同时在反应器容器9中混合。

在完成强烈的臭氧化之后，将反应器电极组R1打开。该反应器电极组17由不锈钢制成，并且具有P₁＝0.6552m²的表面。其在T₂＝15min期间在U₁＝12V和I₁＝70A下进行的操作形成了钢阳极的电化学腐蚀，其中Fe²⁺被释放到水中并且Fe²⁺与在阴极上水还原反应中生成的OH^-离子反应，通过进一步的水解产生凝胶状产物，最常见的是Fe(OH)₃。所产生的Fe(OH)₃使得胶体不稳定，这再次为废水中的重金属和其他的悬浮污物的凝聚/絮凝创造了条件。有机物的高级氧化在以下成分的辅助下发生：臭氧(带来的或在原位产生的)、在阳极和阴极处的氯化物的氧化还原反应中产生的游离的氯和次氯酸盐、氧气(在阳极上由水的氧化反应生成的)、在原位产生的过氧化氢。在设计时间结束之后，将不锈钢反应器电极R1组17关闭。水被转移到反应器容器28中。将钢电极R2组45开启。总的表面P₂＝0.6552m²。其在T₃＝15min的维持时间内在U₂＝l2V和I₂＝65A下进行操作反应器电极R2的组，继续在反应器容器28中强烈地形成絮状物，同时伴随恒定的臭氧化和水的混合。重金属、悬浮污物和有机物的去除原理与不锈钢反应器电极组相同。

在设计时间结束之后，将反应器电极组R2关闭，并且将铝反应器电极R3组46开启。总的表面P₃＝0.5688m²。其在T₄＝20min的维持时间内在U₃＝l2V和I₃＝65A下操作反应器电极组R2，继续在反应器容器28中强烈地形成絮状物，同时伴随恒定的臭氧化和水的混合。重金属、悬浮污物和有机物的去除原理与钢反应器电极组相同。

借助于铝反应器电极组R3的操作，水的pH值逐渐增大，从之前的pH＝7.25增加至pH＝7.31。一般来讲，在处理之后，反应器容器28中的已处理水达到在pH＝7至pH＝8的范围内的设计值。

通过反应器电极组R1、R2和R3的作用以及在反应器容器中的强烈臭氧化和混合，在水面上形成具有收集的污物的泡沫。在反应器容器中，在单独处理阶段的操作期间，吸风扇持续打开并且将空气注入到反应容器中，以用于减小水面上的泡沫水平，以及排风扇排出在反应容器中通过反应器电极组R1、R2和R3的操作以及臭氧化聚集的气体。同时，对于反应器电极组R1、R2和R3的操作，再循环水泵另外地混合反应器容器中的水，平行地操作电磁体和超声波单元。

在完成反应器电极组R3的操作之后，在反应器容器28中，在持续时间T₅＝15min内，开始进行絮凝阶段和水与臭氧的混合。在处理结束时，反应器容器28中的水的臭氧化和混合终止，并且通风设备关闭。在反应器容器28中的水经过处理并且被排放到分离罐50中。清除反应器容器内剩余的污物以及从反应器电极组R2和R3产生的泡沫，通过固定的旋转淋洒器利用清水清洗壁面，同时漂洗后的水被排放到分离罐50中。

重力沉淀过程在分离罐50中开始，即之前处理的水在持续时间T₆＝75min内沉淀，以便收集的沉淀物在底部沉淀。在设计时间之后，位于沉淀物上方的已处理水通过由沙层制成的过滤器73排放，并且在沙层的下方具有颗粒状活性炭层74，其进入自然接收罐或收集罐中用于再利用。

在排放期间，已处理水的每日样品已从制备的每月组合物样品中取出，以用于分析。系统操作的监控是在试运行期间以18个月的持续时间执行的。

从第一次装置实验得出的已处理水的化学分析(元素浓度的平均值)结果已经在表1中示出，同时关于取水许可所需的特定参数的复合样品分析的结果在表1a中示出。结果示出已处理水完全符合被排放到自然接收器中的条件。系统对于除去重金属和有机成分使其达到符合排放到环境中的参数值是有效的。在反应器容器中，电化学过程只产生污物的凝聚/絮凝所需的目标成分，因此溶解物质的总含量不增加，从而使得已处理水适于再利用。

表1.在工业废水设施的电化学处理之前和之后，在船的压力冲洗之后产生的废水中的重金属浓度和其他参数。

*对于废水排放的排放限值的条例(OG 87/10)

在表2中示出在具有用于工业用水的电化学处理的区域(plat)的船的高压冲洗过程中产生的废水处理时的来自实施例1的过程的基本参数。

表1a.在18个月的周期内的试运行结果，包括每月复合样品

*对于废水排放的排放限值的规定(OG 87/10)

表2.在具有工业废水设施的电化学处理的船的高压冲洗之后生成的废水的处理过程的基本参数

实施例2-对于在电镀过程中产生的废水的处理

用于工业废水的电化学处理装置用于处理在电镀过程中产生的废水。

从中性贮液器中，通过压力泵2，将废水1泵送到2201体积的反应器容器28中。利用液位调节器34将反应容器28中的水位保持在设定界限，并且当反应器容器28中的水达到设计水位时，钢制反应器电极组R2开启并且具有P₁＝0.6552m²的总表面。反应器电极组R2在持续时间T₁＝15min内在U₁＝12V和I₁＝45A下进行操作形成了阳极的电化学腐蚀，其中Fe²⁺离子被释放到水中并且将铬(VI)还原成铬(III)，同时Fe²⁺氧化成Fe³⁺。在与阴极的水还原反应所生成的OH^-离子反应的过程中，Fe(OH)₃和Cr(OH)₃按照下面的反应生成：

CrO^2- ₄(aq)+3Fe²⁺(aq)+4H₂O(l)→3Fe³⁺(aq)+Cr³⁺(aq)+8OH^-(aq)

或

CrO^2- ₄(aq)+3Fe²⁺(aq)+4H₂O(l)+4OH^-(aq)→3Fe(OH)₃↓+Cr(OH)₃↓

生成的Fe(OH)₃使得胶体不稳定，这为废水中的重金属和其他悬浮污物的凝聚/絮凝创建了条件。悬浮物的混合通过电化学生成的气体执行。

在设计时间结束之后，铝反应器电极组R3打开。其总的表面P₂＝0.5688m²。反应器电极组R3在持续时间T₂＝15min内在U₂＝12V和I₂＝40A下进行的操作在反应器容器28中强烈地形成絮状物，同时伴随持续的臭氧化和水的混合。重金属、主要为无机类的悬浮污物的去除原理与钢反应器电极组相同。借助于铝反应器电极组R3的操作，水的pH值逐渐增加，从以前的pH＝6.11增大到pH＝7.46。一般来讲，已处理水在反应器容器中经过处理之后，达到在pH＝7至pH＝8的范围内的设计值。

平行于反应器电极组R3操作，以Q＝10L/min的流速将臭氧13从臭氧发生器12泵送到反应器容器28的底部，该操作在持续时间T₂＝15min内进行，这形成了有机物的氧化、剩余的的Fe²⁺氧化成Fe³⁺以及反应容器28中的水与絮状物的悬浮液的混合。

通过反应器电极组R2和R3的作用以及反应器容器28中的强烈臭氧化和混合，在水面上形成带有收集的污物的泡沫。在反应器容器28中，在单个处理阶段的操作期间，吸风扇38持续开启并且将空气注入到反应容器28中，以用于减小水面上的泡沫水平，并且排风扇39也开启，其排出由反应器电极组R2和R3的操作以及臭氧化作用而在反应器容器28中聚集的气体。在反应器电极组R2和R3操作的同时，再循环水泵41另外地混合反应容器28中的水，并平行地操作电磁体42和超声波单元43。

在设计时间结束之后，反应器电极组R3关闭。

在反应器容器28中的反应器电极组R3的操作完成之后，絮凝阶段以及水与臭氧的混合在持续时间T₃＝15min内开始。在处理结束时，中止反应器容器28中的水的臭氧化和混合，并且通风设备38和39关闭。水在反应器容器28中被处理并且被释放到下一阶段沉淀处理。清洗反应器容器28内剩余的污物以及从反应器电极组R2和R3生成的泡沫，并且通过固定的旋转淋洒器44利用已处理水32清洗区室的壁，同时来自于漂洗的水被释放到分离罐50中。

重力沉淀过程在分离罐50中开始，即之前处理的水在持续时间T₄＝75min内沉淀，以用于收集的沉淀物在底部沉淀。

在设计时间结束之后，位于沉淀物上方的已处理水被排放到调节容器61中，在该调节容器61中，通过来自臭氧发生器的臭氧的平行作用(Q＝l0L/min)和持续时间为T₅＝30分钟的UV辐射，发生有机物和氨的强烈分解。有机物和氨的破坏是由反应性的氧化产物进行的(羟基和过氧自由基，超氧化物)，该反应性氧化产物通过臭氧的光解作用产生，其中臭氧的光解作用产生过氧化氢，并且过氧化氢和UV照射的额外反应、以及臭氧和过氧化氢的额外反应按照下面的反应进行：

O₃+H₂O+hv→H₂O₂+O₂，hv＜310nm

O₃+H₂O₂→HO₂ ^·+^·OH+O₂

H₂O₂+hv→2^·OH

平衡：

^·OH+O₃→O₂+HO₂ ^·

^·OH+H₂O₂→O₂ ^·+H₂O+H

^·OH+O₂ ^·→OH+O₂

^·OH+^·OH→H₂O+O^·

O₃+O₂ ^·→O₃ ^·+O₂

O₃ ^·+H₂O→^·OH+OH^-+O₂

O₃+HO₂ ^·→O₂ ^·+^·OH+O₂

HO₂ ^·+HO₂ ^·→H₂O₂+O₂+OH

过剩的H₂O₂：

^·OH+HO₂ ^·→H₂O+O₂

已处理水在氧化之后被引导至装有纯水的溢流罐30中，其从该溢流罐30通过流量计流走，排放到接收器或接收罐中以便再用作技术用水。在排放期间，取走已处理水的样品进行分析，并且分析结果在表3中示出。

从表3可以看到，实现了在98.22％～100.00％的范围内变化的高百分比的重金属去除。具有最高输入值的元素实现最高的去除程度。通过使用电化学生成的Fe²⁺离子电化学还原成氢，硝酸盐和亚硝酸盐已经被完全消除，而通过电化学生成的次氯酸盐进行的间接阳极氧化，实现小部分的有机成分(大约90％)和氨(＞95％)的去除，并且大部分在最终的臭氧化/UV处理的氧化阶段去除。

表4示出在处理具有用于工业废水的电化学处理装置的电镀过程期间生成废水时来自实施例2的基本过程参数。

表3.在结合氧化作用的电化学处理之前和之后的废水中的参数浓度，参数的限值和每个参数的去除百分比。

参数(mg/L)	处理前	处理后	LV	去除百分比(％)
					Cr(VI)	6.3	0.006	0.1	99.9
Fe	440.4	0.012	2	100
					Ni	0.731	0.013	0.5	98.22
Cu	3.5	0.027	0.5	99.23
					Zn	262.5	0.407	2	99.84
TOC	140	12	30	91.43
					COD	270	27	125	90
BOD₅	20	5	25	75
					Cl^-	182.7	182
NH₄ ⁺	2.46	0.11	10	95.52
					N0₂ ^-	0.033	0	1	100
N0₃ ^-	0.033	0	2	100
					pH	6.11	7.46	6.5-9

表4.在具有工业废水设施的电化学处理的电镀过程中产生的废水处理过程的基本参数

实施例3–饮用水的制备

来自钻井的地下水加载有重金属、砷、有机物和氨，用电化学处理设施对该地下水进行处理。

利用压力泵2将来自接收罐的原水1泵送到220l体积的反应器容器28中。通过液位调节器34将反应器容器28中的水位保持在设计水位，并且当反应器容器28中的水达到希望值时，钢制反应器电极组R2打开并且其具有总表面P₁＝0.6552m²。反应器电极组R2在U₁＝12V和I₁＝50A下维持操作T₁＝15min，这导致阳极发生电化学腐蚀，同时Fe²⁺离子被释放到水中，执行还原将铬(VI)还原成铬(III)，平行地将Fe²⁺氧化成Fe³⁺。

生成的Fe(OH)₃导致胶体不稳定，这为重金属和其他悬浮污物从废水中凝聚/絮凝创造了条件。悬浮液的混合通过电化学生成的气体执行。

在设计时间结束之后，铝反应器电极组R3开启。总表面P₂＝0.5688m²。在U₁＝12V和I₁＝50A下持续操作T₂＝20min，反应器电极组R3在反应器容器28中连续强烈地形成絮状物，同时伴随持续的臭氧化和水的混合。主要为无机污物的溶解污物和悬浮污物的去除原理与钢反应器电极组相同。与反应器电极组R3操作同时地，以Q＝10L/min的流速将臭氧13从臭氧发生器12泵送到反应器容器的底部，该过程持续T₃＝15分钟，这导致As³⁺氧化成As⁵⁺(As⁵⁺具有更高的铁亲和力)、有机物的部分氧化、剩余的Fe²⁺氧化成Fe³⁺以及反应容器28中的水和絮状物的悬浮液的混合。

通过反应器电极组R2和R3的作用以及反应器容器28中的强烈臭氧化和混合，在水面上形成带有收集的污物的泡沫。在反应器容器28中，在单个处理阶段的操作期间，吸风扇38持续开启并且将空气注入到反应容器28中，以用于减小水面上的泡沫水平，并且排风扇39也开启，其排出由反应器电极组R2和R3的操作以及臭氧化作用在反应器容器28中聚集的气体。与反应器电极组R2和R3的操作同时地，再循环水泵41另外地混合反应容器28中的水，并平行地操作电磁体42和超声波单元43。

在设计时间结束之后，反应器电极板R3的组关闭。

在反应器电极组R3的操作完成之后，在反应器容器28中开始絮凝阶段以及水与臭氧的混合，持续时间T₃＝15min。在处理结束时，中止反应器容器28中的水的臭氧化和混合，并且通风设备38和39、电磁体42以及超声波组43关闭。水在反应器容器28中被处理并且被释放到分离罐50中。通过安装的旋转淋洒器44用清水清洗反应器容器28内剩余的污物以及从反应器电极组R2和R3生成的泡沫，并且清洗区室的壁，同时来自于漂洗的水被释放到分离罐50中。

在设计时间结束之后，位于沉淀物上方的已处理水被排放到调节容器61中，在该调节容器61中，通过来自臭氧发生器12的臭氧的作用(Q＝l0L/min)和持续时间为T₅＝30分钟的UV辐射，发生有机物和氨的强烈破坏。有机物和氨的破坏是由反应性的氧化产物进行的(羟基和过氧自由基，超氧化物)，该反应性氧化产物通过臭氧的光解作用产生，臭氧的光解作用产生过氧化氢，以及过氧化氢和UV照射的额外反应、臭氧和过氧化氢的额外反应。

已处理水在氧化之后被引导至装有纯水的溢流罐30中，有该溢流罐30其通过流量计排放到接收器中，或者排放到接收罐中以便再用作技术用水。在排放期间，取走已处理水的样品进行分析，并且分析结果已在表5中示出。

从表5可以看到，电化学处理和氧化作用结合臭氧/UV照射，实现了在94.53％～l00.00％的范围内的高程度的重金属去除。另外，超过93％的氨和有机物被去除，并且超过51％的氟化物和超过72％的硫酸盐被去除。所测量的全部出水参数都符合对饮用水的卫生质量的规定。

表6示出结合电化学方法的饮用水制备的实施例3的基本过程参数。

表5.在结合氧化作用的电化学处理之前和之后地下水的参数值，以及按照饮用水的卫生质量的规定(OG 47/08)的参数限值。

参数	未处理水	处理水	MCL*
				V(μg/L)	20.1	1.1	5
Cr(μg/L)	553.2	3.7	50
				Mn(μg/L)	1110.4	18.4	50
Fe(μg/L)	1621.1	7.2	300
				Ni(μg/L)	200.7	0	20
Cu(μg/L)	1483.2	4.3	2000
				颜色(μg/PtCo)	754	0	20
浑浊度(NTU)	102	0	4

Zn(μg/L)	290.3	6.3	3000
				As(μg/L)	27.4	0	10.0(50)
Pb(μg/L)	82.8	2.7	10.0(25)
				导电性(Ms/cm)	0.99	0.65	2.5
TDS(mg/L)	690	423
				NH⁴⁺(mg/L)	1.83	0.12	0.5
F^-(mg/L)	0.37	0.18	1.5
				SO₄ ^2-(mg/L)	144	40	250
COD(mg/L)	16	1	5

*对于饮用水的卫生质量的规定(OG 47/08)

表6.结合电化学方法以及臭氧和UV辐射的氧化作用的饮用水制备的基本过程参数

实施例4–渗漏水的处理

电化学处理装置被用于处理渗漏水，渗漏水呈现为黑色至褐色的胶体溶液，其中含有大量有机物(腐殖酸和富里酸)、营养物质和重金属。相比于其他类型的工业流出物，由于系统的低生物可降解性和复杂性，渗沥液最难被处理和实现所需质量的出口流出物，因此需要组合的处理方法。

利用压力泵2将来自收集储液器的渗漏水1泵送到2201体积的第一反应容器9中。通过液位调节器10将反应器容器9中的水位保持在设计水位以内，并且当水达到反应器容器的一定水位时，不锈钢制反应器电极组R1打开并且其具有总表面P₁＝0.6552m²。反应器电极组R1在U₁＝12V和I₁＝60A下操作持续T₁＝15min，这导致阳极发生电化学腐蚀，同时Fe²⁺离子被释放到水中，执行还原将铬(VI)还原成铬(III)，并且平行地Fe²⁺氧化成Fe³⁺。生成的Fe(OH)₃导致胶体不稳定，这为来自废水的高分子量的有机物、重金属和其他悬浮污物的凝聚/絮凝创造了条件。悬浮液的混合通过电化学生成的气体执行。同时，间接的阳极氧化通过在原位生成的氯化物和次氯酸盐，破坏了有机物转换成二氧化碳以及水和氨转换成氢。

反应容器9已经持续地打开吸风扇18，其引入空气目的是减小在水面上生成的泡沫的水平，并且排风扇19排出由反应器电极组R1的操作而聚集的反应器容器气体。与反应器电极操作平行地，再循环水泵21另外地混合反应容器9中的水，同时操作电磁体22和超声波组23。电磁体22的操作对水进行软化，而超声波组23形成空化气泡中的反应性氧化产物，其破坏有机物和氨。

在设计时间结束之后，悬浮物被泵送到第二反应容器28中，在此开启钢反应器电极组R2。反应器的总表面P₂＝0.6552m²。其在U₂＝12V和I₂＝60A下操作持续T₂＝20min，这通过电化学生成的Fe²⁺离子减少了铬酸盐，并且在反应器容器中强烈地形成絮状物。通风设备38和39都打开，并且水泵41、电磁体42和超声组43也开启。

在设计时间结束之后，反应器电极组R2关闭，并且铝反应器电极组R3开启。其总表面P₃＝0.5688m²。其在U₃＝12V和I₃＝60A下操作持续T₃＝30min，这在反应器容器28中强烈地形成絮状物，并且剩余的Fe²⁺通过臭氧氧化成Fe³⁺，其中臭氧以l0L/min的流速来自臭氧发生器12。通风设备38和39都打开，并且水泵41、电磁体42和超声组43也开启。

在设计时间结束之后，反应器电极组R3关闭。

在反应器电极组R3的操作完成之后，絮凝阶段以及水与臭氧的混合在反应器容器28中开始，持续T₄＝15min。在处理结束时，中止反应器容器28中的水的臭氧化和混合，并且通风设备38和39、电磁体42以及超声波组43关闭。水在反应器容器28中被处理并且被释放到分离罐50中。通过安装的旋转淋洒器44利用清水清洗反应器容器28内剩余的污物以及从反应器电极组R2和R3生成的泡沫，并且清洗区室的壁，同时来自于漂洗的水被释放到分离罐50中。

重力沉淀过程在分离罐50中开始，即之前处理的水在持续时间T₅＝120min内沉淀，以用于收集的沉淀物在底部沉淀。

在设计时间结束之后，位于沉淀物上方的已处理水57被排放到调节容器61中，在该调节容器61中，通过来自臭氧发生器12的臭氧(Q＝l0L/min)的同时作用和持续时间为T₆＝30分钟的UV辐射，发生有机物和氨的强烈破坏。有机物和氨的破坏是由反应性的氧化产物进行的(羟基和过氧自由基，超氧化物)，该反应性氧化产物通过以下产生：臭氧的光解作用(臭氧的光解作用产生过氧化氢)，和过氧化氢和UV照射的额外反应以及臭氧和过氧化氢的额外反应。

已处理水在氧化之后被引导至用于纯水的溢流罐30中，从该溢流罐30其通过流量计排放到接收器中，或者排放到接收罐中以便再用作技术用水。在排放期间，取走已处理水的样品进行分析，并且结果已在表7中示出。

从表5可以看到，电化学处理结合臭氧氧化/UV照射，实现了无色无味的已处理水，其具有的全部测量参数值都符合环境排放限值。在最终的处理之后，实现在74.92％～94.17％的范围内的COD去除、颜色在98.79％～99.68％的范围内、浑浊度在98.40％～99.31％的范围内以及氨在99.31％～99.65％的范围内。

表8示出结合电化学方法以及臭氧和UV辐射氧化作用的来自实施例4渗沥液处理过程的基本参数。

表7.在结合氧化反应的电化学处理之前和之后来自三个垃圾场的渗滤液的参数值，以及按照废水排放限值的规定(OG 87/10)的参数限值。

*关于废水排放限值的规定(OG 87/10)

表8.结合电化学方法以及臭氧和UV辐射氧化的渗沥液处理过程的基本参数

工业适用性

用于工业废水的电化学处理装置提供了废水的处理，其中废水是在船的高压冲洗之后生成的，船涂覆有防污剂，该防污剂含有高浓度的重金属，尤其是Cu、Zn和Pb，即提供了纯化来自于金属工业、电镀过程、垃圾场渗漏水、酒厂废水、薯片制造废水的其他类型的工业废水的纯化，以及制备饮用水。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于从工业废水和饮用水中电化学处理和分离重金属的方法，由以下步骤组成：

(1.)通过沉淀进行的污染介质的准备阶段；

(2.)在第一反应器容器中的反应阶段，其中，通过以下过程处理污染介质：使直流电通过由固定的不锈钢板制成的反应器电极，进行电凝聚、电氧化、电浮选、和通过臭氧循环和UV辐射对所述介质消毒、以及进行循环和电磁和超声波处理；

(3.)在第二反应器容器中的反应阶段，其中，通过下述过程处理污染介质：使直流电通过由固定的钢板制成的反应器电极，之后通过由固定的铝板制成的另外的反应器电极组，进行电凝聚、电氧化、电浮选、和通过臭氧循环和UV照射对所述介质消毒、以及进行循环和电磁和超声波处理；

(4.)凝聚和絮凝阶段；在它们的出现条件在前面的阶段已经达到之后；

(5.)通过沉淀进行的分离阶段；

(6.B)带有同时臭氧化和紫外线照射处理的先进氧化阶段；

(6.A)通过沙子和活性炭过滤器进行的过滤阶段。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，重金属的平均浓度在0.1g/L至100g/L的范围内。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，有机污染的平均浓度在0.1g/L至120g/L的范围内。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，污染介质中的无机污染物包括铬(VI)和砷(III，V)。

5.一种用于从工业废水和饮用水中电化学处理和分离重金属的装置，其特征在于，其由以下组成：

(a)水泵(2)，其用于将废水泵送至水制备罐中；

(b)水制备罐(3)，其用于较粗糙污染从所述废水中初步沉淀，配备有液位调节器(4)、用于泵送至第一反应器容器(9)中的循环水泵(7)排放电磁阀(8)以及用于排放收集的沉淀物的电磁阀(6)；

(c)第一反应器容器(9)，其用于废水的初步处理，配备有液位调节器(10)、由不锈钢制成的反应器电极组R1(17)、用于将空气泵送至反应器容器中的吸风扇(18)、用于从所述反应器容器中排出所生成的气体的排风扇(19)、热电偶(20)、用于混合介质的循环水泵(21)、电磁体(22)、超声波单元(23)、分散淋洒器(24)、用于通过穿孔的塑料管(15)将臭氧注入反应器容器底部的电磁阀(14)、UV灯(16)、用于利用清水漂洗反应器容器的电磁阀(31)和淋洒器(33)以及用于将介质泵送至第二反应器容器(28)中的循环水泵(25)和电磁阀(26)；

(d)第二反应器容器(28)，其用于废水的处理，配备有液位调节器(34)、由钢制成的反应器电极组R2(45)、由铝制成的反应器电极组R3(46)、用于将空气泵送至反应器容器中的吸风扇(38)、用于从所述反应器容器中排出所生成的气体的排风扇(39)、热电偶(40)、用于混合介质的再循环水泵(41)、电磁体(42)、超声波组(43)、分散淋洒器(44)、用于通过穿孔的管(36)将臭氧注入反应器容器的底部的电磁阀(35)、UV灯(37)、用于利用清水漂洗所述反应器容器的电磁阀(53)和淋洒器(54)以及用于将水排放到分离罐(50)或(52)中的循环水泵(47)；

(e)臭氧发生器(12)，用于将臭氧泵送至反应器容器底部(9和28)的臭氧泵(11)，其提供有机物的破坏和病原体沟槽的臭氧分解、消毒和在两个反应器容器(9和28)中的水的混合；

(f)分离罐(50)，其用于通过沉淀从纯化水中分离污泥，配备有液位调节器(62)、用于将介质注入分离罐(50)中的电磁阀(49)、用于将清水释放到淋洒器(66)以用于漂洗所述分离罐(50)的电磁阀(65)、用于排放已处理水的水泵(55)和电磁阀(56)以及用于排放收集的沉淀物的电磁阀(63)；分离罐(50)由反应器容器(28)通过水泵(47)通过电磁阀(49)填充；

(g)分离罐(52)，其用于通过沉淀从纯化水中分离沉淀物，配备有液位调节器(69)、用于将介质注入分离罐中的电磁阀(51)、用于将清水释放到淋洒器(72)以用于漂洗所述分离罐(52)的电磁阀(71)、用于排放已处理水的水泵(68)和电磁阀(67)以及用于排放收集的沉淀物的电磁阀(70)；分离罐(52)由反应器容器(28)通过水泵(47)通过电磁阀(51)填充；

(h)调节容器(61)，其配备有液位调节器(76)、用于将介质注入容器中的电磁阀(60)、用于从所述容器中吸出生成的气体的吸风扇(80)、用于通过穿孔的管(78)将臭氧注入到容器底部的电磁阀(77)、UV灯(79)、用于排放已处理水的水泵(81)和电磁阀(82)；调节容器(61)由分离罐(50)通过水泵(55)通过电磁阀(56和60)填充，或者由分离罐(52)通过水泵(68)通过电磁阀(67和60)填充；

(i)过滤器容器(59)，其用于过滤纯化水，由沙子过滤器(73)和活性炭过滤器(74)组成；过滤器容器(59)由分离罐(50)通过水泵(55)通过电磁阀(56和58)填充，或者由分离罐(52)通过水泵(68)通过电磁阀(67和58)填充；

(j)溢流罐(30)，其用于接收清水，配备有用于供应清水以便通过淋洒器(33)、(54)、(66)和(72)漂洗所述罐的潜水泵(29)以及用于对已处理水采样的排放阀(75)；溢流罐(30)直接由过滤器容器(59)或者由调节容器(61)通过水泵(81)通过电磁阀(82)填充；

(k)供应和控制系统，其由太阳能电池板(84)、电荷调节器(85)、电池(86)、频率DC-AC转换器(87)以及可编程PLC控制器(83)组成。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，直流电被供应到全部的反应器板，交替地从一个板供应到另一个板。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，在所述反应器容器中的相同的处理阶段中的直流电只被供应到不锈钢反应器电极组。

8.根据权利要求5所述的装置，其中，在所述反应器容器中的相同的处理阶段中的直流电只被供应到钢反应器电极组。

9.根据权利要求5所述的装置，其中，在所述反应器容器中的相同的处理阶段中的直流电只被供应到铝反应器电极组。

10.根据权利要求5所述的装置，其中，在所述反应器容器中的相同的处理阶段中的直流电被平行地供应到钢反应器电极组和铝反应器电极组。

11.根据权利要求5所述的装置，其中，通过反应器电极组的直流电是脉冲调制的。

12.根据权利要求5和11所述的装置，其中，所述脉冲之间的间隔不同于脉冲持续时间。

13.根据权利要求5、11和12所述的装置，其中，所述脉冲的持续时间选自5Hz至50k Hz。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述水制备罐(3)中的初步沉淀阶段的持续时间在10至60分钟的范围内。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述反应器容器(9)和(28)中的混合由臭氧循环执行。

16.根据权利要求1和15所述的方法，其中，在所述反应器容器(9)和(28)中的废水消毒是由流速在1至10l/min的范围内的臭氧循环执行的。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述反应器容器(9)和(28)中的废水消毒是通过强度为9KW并且持续时间为1至20min的UV灯(16)、(37)和(79)执行的。

18.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述反应器容器(9)和(28)

中的混合可以通过压缩空气循环来执行。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述反应器容器(9)和(28)中的混合可以通过氧气循环来执行。

20.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述调节容器(61)中的废水氧化是由流速在1至10l/min的范围内臭氧循环执行的。

21.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述调节容器(61)中的废水氧化是通过强度为9KW并且持续时间为1至20min的UV灯(79)执行的。

22.根据权利要求5所述的装置，其中，UV灯(16)、(37)和(79)直接接触工作介质，即浸入废水中。

23.根据权利要求5所述的装置，其中，R1不锈钢反应器电极组(17)具有0.1至5m²的活性表面。

24.根据权利要求5所述的装置，其中，R2钢反应器电极组(45)具有0.1至5m²的活性表面。

25.根据权利要求5所述的装置，其中，R3铝反应器电极组(46)具有0.1至5m²的活性表面。

26.根据权利要求5所述的装置，其中，在R1不锈钢组(17)上的反应器电极之间的距离在5至20mm的范围内。

27.根据权利要求5所述的装置，其中，在R2钢组(45)上的反应器电极之间的距离在5至20mm的范围内。

28.根据权利要求5所述的装置，其中，在R3铝组(46)上的反应器电极之间的距离在5至20mm的范围内。

29.根据权利要求1所述的方法，其中，在带有不锈钢反应器电极组R1(17)的反应容器(9)中的水处理的电化学阶段持续5至180分钟。

30.根据权利要求1所述的方法，其中，在带有钢反应器电极组R2(45)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段持续5至180分钟。

31.根据权利要求1所述的方法，其中，在带有铝反应器电极组R2(46)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段持续5至180分钟。

32.根据权利要求1所述的方法，其中，在带有不锈钢反应器电极组R1(17)的反应容器(9)中的水处理的电化学阶段采用2至24V的电压执行。

33.根据权利要求1所述的方法，其中，在带有不锈钢反应器电极组R1(17)的反应罐(9)中的水处理的电化学阶段采用10至200A的电力执行。

34.根据权利要求1所述的方法，其中，在带有钢反应器电极组R2(45)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段采用2至24V的电压执行。

35.根据权利要求1所述的方法，其中，在带有钢反应器电极组R2(45)的反应罐(28)中的水处理的电化学阶段采用10至200A的电力执行。

36.根据权利要求1所述的方法，其中，在带有铝反应器电极组R3(46)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段采用2至24V的电压执行。

37.根据权利要求1所述的方法，其中，在带有铝反应器电极组R3(46)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段采用10至200A的电力执行。

38.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述反应容器(9)中的絮凝和凝聚阶段持续15至60分钟。

39.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述反应容器(28)中的絮凝和凝聚阶段持续15至60分钟。

40.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述分离罐(50)中的沉淀阶段持续30至180分钟。

41.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述分离罐(52)中的沉淀阶段持续30至180分钟。

42.根据权利要求5所述的装置，其中，来自分离罐(50)和(52)的水被直接排放到溢流罐(30)中，而未使用过滤器容器(59)或调节容器(61)。

43.根据权利要求5所述的装置，其中，来自分离罐(50)和(52)的水被直接排放到外部接收器中。

44.根据权利要求5所述的装置，其中，穿孔的管(15)、(36)和(78)由不可分解的耐热塑料制成。

45.根据权利要求5所述的装置，其中，在穿孔的管(15)、(36)和(78)上的孔的尺寸被设定为0.1至0.5mm的直径。

46.根据权利要求5所述的装置，其中，在反应容器(9)和(28)中的废水处理是在利用电磁体(22)和(42)生成的功率为4.000至10.000高斯的电磁场中持续5至180分钟执行的。

47.根据权利要求5所述的装置，其中，在所述反应容器(9)和(28)中的废水处理是利用超声波组(23)和(43)产生频率为40至50kHz的超声波载波持续1至20min进行的超声处理。

Claims

1.一种用于从工业废水和饮用水中电化学处理和分离重金属的方法，其特征在于，其由以下步骤组成：(a)通过沉淀进行的污染介质的准备阶段；(b)在第一反应器容器中的反应阶段，其中，通过以下过程处理污染介质：使直流电通过由固定的不锈钢板制成的反应器电极，进行电凝聚、电氧化、电浮选、和通过臭氧循环和UV辐射对所述介质消毒、平行地进行循环以及电磁和超声波处理；(c)在第二反应器容器中的反应阶段，其中，通过下述过程处理污染介质：使直流电通过由固定的钢板制成的反应器电极组，之后通过由固定的铝板制成的另外的反应器电极组，进行电凝聚、电氧化、电浮选、和通过臭氧循环和UV照射对所述介质消毒、平行地进行循环以及电磁和超声波处理；(d)凝聚和絮凝阶段；(e)通过沉淀进行的分离阶段；(f)带有同时臭氧化和紫外线照射处理的先进氧化阶段；(g)通过沙子和活性炭过滤器进行的过滤阶段。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重金属的平均浓度在0.1g/L至100g/L的范围内。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，有机污染的平均浓度在0.1g/L至120g/L的范围内。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，污染介质中的无机污染物包括铬(VI)和砷(III，V)。

(a)水泵(2)，其用于将废水泵送至水制备罐中；

(b)水制备罐(3)，其用于较粗糙污染从所述废水中初步沉淀，配备有液位调节器(4)、用于重新泵送至第一反应器容器(9)中的循环水泵(7)排放电磁阀(8)以及用于排放收集的沉淀物的电磁阀(6)；

(c)第一反应器容器(9)，其用于废水的初步处理，配备有液位调节器(10)、由不锈钢制成的反应器电极组R1(17)、用于将空气泵送至反应器容器中的吸风扇(18)、用于从所述反应器容器中排出所生成的气体的排风扇(19)、热电偶(20)、用于混合介质的再循环水泵(21)、电磁体(22)、超声波单元(23)、分散淋洒器(24)、用于通过穿孔的塑料管(15)将臭氧注入反应器容器底部的电磁阀(14)、UV灯(16)、用于利用清水漂洗反应器容器的电磁阀(31)和淋洒器(33)以及用于将介质重新泵送至第二反应器容器(28)中的循环水泵(25)和电磁阀(26)；

(e)臭氧发生器(12)，用于将臭氧泵送至反应器区室底部的臭氧泵(11)，其提供有机物的破坏和病原体沟槽的臭氧分解、消毒和在所述反应器容器中的水的混合；

(f)分离罐(50)，其用于通过沉淀从纯化水中分离污泥，配备有液位调节器(62)、用于将介质注入分离罐中的电磁阀(49)、用于将清水释放到淋洒器(66)以用于漂洗分离罐的电磁阀(65)、用于排放已处理水的水泵(55)和电磁阀(56)以及用于排放收集的沉淀物的电磁阀(63)；

(g)分离罐(52)，其用于通过沉淀从纯化水中分离沉淀物，配备有液位调节器(69)、用于将介质注入分离罐中的电磁阀(51)、用于将清水释放到淋洒器(72)以用于漂洗分离罐的电磁阀(71)、用于排放已处理水的水泵(68)和电磁阀(67)以及用于排放收集的沉淀物的电磁阀(70)；

(h)调节容器(61)，其配备有液位调节器(76)、用于将介质注入容器中的电磁阀(60)、用于从所述容器中吸出生成的气体的吸风扇(80)、用于通过穿孔的管(78)将臭氧注入到容器底部的电磁阀(77)、UV灯(79)、用于排放已处理水的水泵(81)和电磁阀(82)；

(i)过滤器容器(59)，其用于过滤纯化水，由沙子过滤器(73)和活性炭过滤器(74)组成；

(j)溢流罐(30)，其用于接收清水，配备有用于供应清水以便通过淋洒器(33)、(54)、(66)和(72)漂洗所述罐的潜水泵(29)以及用于对已处理水采样的排放阀(75)；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，直流电被供应到全部的反应器板，交替地从一个板供应到另一个板。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述反应器容器中的相同的处理阶段中的直流电只被供应到不锈钢反应器电极组。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述反应器容器中的相同的处理阶段中的直流电只被供应到钢反应器电极组。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述反应器容器中的相同的处理阶段中的直流电只被供应到铝反应器电极组。

10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述反应器容器中的相同的处理阶段中的直流电被平行地供应到钢反应器电极组和铝反应器电极组。

11.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，通过反应器电极组的直流电是脉冲调制的。

12.根据权利要求5和11所述的装置，其特征在于，所述脉冲之间的间隔不同于脉冲持续时间。

13.根据权利要求5、11和12所述的装置，其特征在于，所述脉冲的持续时间选自5Hz至50k Hz。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述水制备罐(3)中的初步沉淀阶段的持续时间在10至60分钟的范围内。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应器容器(9)和(28)中的混合由臭氧循环执行。

16.根据权利要求1和15所述的方法，其特征在于，在所述反应器容器(9)和(28)中的废水消毒是由流速在1至10l/min的范围内的臭氧循环执行的。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应器容器(9)和(28)中的废水消毒是通过强度为9KW并且持续时间为1至20min的UV灯(16)、(37)和(79)执行的。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应器容器(9)和(28)中的混合可以通过压缩空气循环来执行。

19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应器容器(9)和(28)中的混合可以通过氧气循环来执行。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述调节容器(61)中的废水氧化是由流速在1至10l/min的范围内臭氧循环执行的。

21..根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述调节容器(61)中的废水氧化是通过强度为9KW并且持续时间为1至20min的UV灯(79)执行的。

22.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，UV灯(16)、(37)和(79)直接接触工作介质，即浸入废水中。

23.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，R1不锈钢反应器电极组(17)具有0.1至5m²的活性表面。

24.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，R2钢反应器电极组(45)具有0.1至5m²的活性表面。

25.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，R3铝反应器电极组(46)具有0.1至5m²的活性表面。

26.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在R1不锈钢组(17)上的反应器电极之间的距离在5至20mm的范围内。

27.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在R2钢组(45)上的反应器电极之间的距离在5至20mm的范围内。

28.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在R3铝组(46)上的反应器电极之间的距离在5至20mm的范围内。

29.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有不锈钢反应器电极组R1(17)的反应器容器(9)中的水处理的电化学阶段持续5至180分钟。

30.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有钢反应器电极组R2(45)的反应器容器(28)中的水处理的电化学阶段持续5至180分钟。

31.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有铝反应器电极组R2(46)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段持续5至180分钟。

32.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有不锈钢反应器电极组R1(17)的反应容器(9)中的水处理的电化学阶段采用2至24V的电压执行。

33.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有不锈钢反应器电极组R1(17)的反应罐(9)中的水处理的电化学阶段采用10至200A的电力执行。

34.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有钢反应器电极组R2(45)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段采用2至24V的电压执行。

35.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有钢反应器电极组R2(45)的反应罐(28)中的水处理的电化学阶段采用10至200A的电力执行。

36.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有铝反应器电极组R3(46)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段采用2至24V的电压执行。

37.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在带有铝反应器电极组R3(46)的反应容器(28)中的水处理的电化学阶段采用10至200A的电力执行。

38.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应容器(9)中的絮凝和凝聚阶段持续15至60分钟。

39.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反应容器(28)中的絮凝和凝聚阶段持续15至60分钟。

40.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分离罐(50)中的沉淀阶段持续30至180分钟。

41.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分离罐(52)中的沉淀阶段持续30至180分钟。

42.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，来自分离罐(50)和(52)的水被直接排放到溢流罐(30)中，而未使用过滤器容器(59)或调节容器(61)。

43.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，来自分离罐(50)和(52)的水被直接排放到外部接收器中。

44.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，穿孔的管(15)、(36)和(78)由不可分解的耐热塑料制成。

45.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在穿孔的管(15)、(36)和(78)上的孔的尺寸被设定为0.1至0.5mm的直径。

46.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在反应容器(9)和(28)中的废水处理是在利用电磁体(22)和(42)生成的功率为4.000至10.000高斯的电磁场中持续5至180分钟执行的。

47.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述反应容器(9)和(28)中的废水处理是利用超声波组(23)和(43)产生频率为40至50kHz的超声波载波持续1至20min进行的超声处理。