CN112533874A - 作为用于废水处理的添加剂的阳极电解液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于纯化废水的工艺。尤其，本发明涉及用于通过采用作为添加剂的阳极电解液来纯化废水的改进的工艺。

Description

作为用于废水处理的添加剂的阳极电解液
技术领域
本发明涉及用于纯化废水的电化学工艺。尤其，本发明涉及用于通过采用阳极电解液作为添加剂来纯化废水的改进的工艺。
背景技术
当今的世界对于新鲜的可饮用水的需要越来越大。随着城市废水和工业废水的逐渐出现，现有的纯化方法中需要连续的改进，以确保污染的水的重复使用。
传统的水处理工厂一般由纯化步骤比如澄清、化学品添加(凝聚和絮凝)、过滤和生物处理组成。澄清指颗粒(污垢、有机物等)与水流的分离。化学品添加(即明矾、氯化铁)使颗粒电荷不稳定，并且使得它们通过在水流中沉降或漂浮在水流上面而澄清。生物处理指破坏有害微生物的植物生长形式。可用的纯化方法为两种或更多种上述技术的组合，以便获得满意的水纯化。
硝化作用-反硝化作用的生物工艺非常难以控制(例如，pH和温度非常影响效率)，一般具有大的占用空间(footprint)并且具有不适于膜过滤的流出物质量。
尽管全球范围内，主要的废水处理工艺是生物工艺，但是具体的化学品比如凝聚剂和絮凝剂广泛用于软绵填料形成，以捕获污染物，便于液体-固体分离。凝聚剂和絮凝剂化学品通常是有害的和有毒的并且因此存在风险。进一步，使用凝聚剂的电化学工艺在5-8.5之间的pH下有效的，所以通过添加酸或碱的pH校正通常是必不可少的第一处理步骤，增加了整个处理工艺的成本和风险。
进一步，凝聚受到使用的凝聚剂的类型、其剂量和质量、pH和处理的水的初始浊度以及存在的污染物的特性的影响。凝聚工艺的效力也受到预处理如氧化的影响。用凝聚剂和絮凝剂的电化学预处理具有一些限制。凝聚本身导致絮凝物的形成，但是需要絮凝，以帮助絮凝物进一步聚集和沉降。凝聚-絮凝工艺仅仅去除约60％-70％的天然有机物(NOM)，因此，其他工艺如氧化、过滤和沉积对于完成生水或废水处理是必要的。
工艺比如电凝聚和电絮凝要求高的能量使用，并且对于大规模的应用比如城市废水处理工厂，在经济上几乎是不可行的。
除了上述工艺，很少有现有技术参考文献也公开了采用阳极电解液和阴极电解液用于废水纯化。例如，其中阳极电解液用作杀生物剂且阴极电解液用作生物刺激剂的US7481935用于生物工艺。该专利聚焦动物粪便并且强调使用阳极电解液作为杀生物剂，主要控制摄入时的气味并且对容器消毒。该专利公开了其中一小时将阳极电解液喷射至粪便的外侧几次以杀死细菌的工艺。阴极电解液被提及为“用于絮凝、凝聚、冲洗和提取”。然而，除了用阴极电解液和/或阳极电解液处理，该专利还在厌氧和需氧阶段利用经典的硝化作用-反硝化作用(生物)工艺，由此细菌去除氮，因此使得该工艺非常繁琐。
所以，仍需要废水处理工艺，其允许在可接受的成本下，在适于用膜过滤加工的程度上实现纯化，而不采用太多的化学品。
发明目的
本发明的目的是提供用于纯化废水的工艺，其允许在足够其适于用膜过滤加工的程度上实现水纯化。
本发明的另一目的是实现可在该工艺期间不需要pH校正而进行的工艺。
本发明的仍另一目的是提供有效的氮减少并且使得任何细菌或生物工艺废弃、并且使得水适于用膜过滤加工的工艺。
附图说明
图1提供了根据本发明的一个实施方式的废水纯化的示意图。
发明内容
在一个方面中，本申请提供了用于纯化废水的工艺，通过使废水在存在阳极电解液的情况下进行电化学水处理工艺，其中添加阳极电解液作为添加剂，并且在不需要pH校正的情况下进行该工艺。
在另一方面中，本申请提供了使用阳极电解液作为添加剂，用于废水纯化。
具体实施方式
为了下述详细描述的目的，应理解，本发明可设想各种可选的改变和步骤顺序，除非其中明确地相反指出。而且，除了在任何操作示例中，或其中以其他方式指示的情况下，否则所有的数值表述，例如，在说明书中使用的成分的数量将理解为在所有的情况下被术语“约”修饰。注意，除非以其他方式叙述，否则本说明书和所附的权利要求中给出的所有百分数指按总组成的重量计的百分数。
因此，在详细地描述本发明之前，应理解，本发明不限于特别地例证的必然可改变的系统或方法参数。也应理解，本文使用的术语是仅仅为了描述本发明的特别的实施方式的目的，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。
包括本文讨论任何术语的示例的本说明书中任何地方示例的使用仅仅是阐释性的，并且绝不限制本发明或任何例证的术语的范围和含义。相似地，本发明不限于本说明书中给出的各种实施方式。
除非以其他方式限定，否则本文使用的所有技术和科技术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。在冲突的情况下，将以本文档，包括定义为准。
必须注意，如在本说明书和所附的权利要求中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数提及物，除非上下文清楚地以其他方式指示。因此，例如，提及“聚合物”可包括两种或更多种这种聚合物。
术语“优选的”和“优选地”指在某些情况下可提供某些益处的本发明的实施方式。然而，在相同或其他情况下，其他实施方式也可为优选的。此外，一个或多个优选的实施方式的阐述不暗示其他实施方式是无用的，并且不旨在从本发明的范围中排除其他实施方式。
如本文使用的，术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”等理解为开放式的，即，意思是包括但不限于。
为了下述详细描述的目的，应理解，本发明可设想各种可选的改变和步骤顺序，除非其中明确地相反指出。而且，除了在任何操作示例中，或其中以其他方式指示的情况下，否则所有的数值表述，例如，在说明书中使用的成分的数量将理解为在所有的情况下被术语“约”修饰。注意，除非以其他方式叙述，否则本说明书和所附的权利要求中给出的所有百分数指按总组成的重量计的百分数。
包括本文讨论任何术语的示例的本说明书中任何地方示例的使用仅仅是阐释性的，并且绝不限制本发明或任何例证的术语的范围和含义。相似地，本发明不限于本说明书中给出的各种实施方式。
除非以其他方式限定，否则本文使用的所有技术和科技术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。在冲突的情况下，将以本文档，包括定义为准。
必须注意，如在本说明书和所附的权利要求中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数提及物，除非上下文清楚地以其他方式指示。
术语“优选的”和“优选地”指在某些情况下可提供某些权益的本发明的实施方式。然而，在相同或其他情况下，其他实施方式也可为优选的。此外，一个或多个优选的实施方式的阐述不暗示其他实施方式是无用的，并且不旨在从本发明的范围中排除其他实施方式。
如本文使用的，术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”等理解为开放式的，即，意思是包括但不限于。
在一个方面中，本申请提供了用于纯化废水的工艺，通过在存在阳极电解液的情况下使废水经历电化学水处理工艺，其中添加阳极电解液作为添加剂，并且进行该工艺不需要pH校正。
该工艺包括下述步骤：
a)提供废水；
b)将阳极电解液添加至废水并且混合，以形成混合物；
c)任选地使步骤b)中获得的混合物进行凝聚或絮凝；
d)将固体废物与液体混合物分离。
可将作为水介质的废水收集在器皿/容器/罐中。在开始处理之前，可通过将它们悬浮在水介质中而处理固体废物。这形成了用于处理工艺的流入液。
阳极电解液为电解水的形式，包括H2O、H+、H3O+、O2、OH-、HOCl、ClO-、HCl、Cl-、HClO3的离子和自由基。100-6000mg/L或更多游离活性氯(FAC)的阳极电解液形式的水可在包括由离子-交换膜分离的阳极和阴极的电池中产生，例如，如EP 0922788 Bl(Naida和Pushnyakov)、GB 2449735 A(Iltsenko和Naida)、WO2010055108A1(Quadrelli和Ferro)、EP1969159 Bl(Bohnstedt等)描述的。
可将阳极电解液形式的电解水添加至流入液并且通过搅拌、摇晃或使用混合装置而混合。阳极电解液的数量的范围可为流入液体积的5-300％，这取决于流入液的类型和流入液中杂质的量。
在用阳极电解液处理之后，处理的混合物可经历凝聚和絮凝的进一步工艺。根据被处理的流入液的类型进行凝聚和絮凝步骤。
可采用用于凝聚的已知工艺，比如电凝聚或化学凝聚。
可在存在有机凝聚剂或无机凝聚剂的情况下进行化学凝聚。有机凝聚剂包括但不限于聚胺、三聚氰胺甲醛和单宁酸。无机凝聚剂包括但不限于硫酸铝、氯化铝、铝酸钠、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁、硫酸氯化铁、聚丙烯酰胺、聚氯化铝、非离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、水合石灰和碳酸镁。
可使用通过给料氯化铁或氯化铝或聚氯化铝的化学凝聚或电凝聚(用10-90分钟的反应时间处理浸入废水中的金属电极之间的直流电源)或与电凝聚的组合。通常，将凝聚剂添加至混合物中并且通过搅拌、摇晃或使用混合装置混合。铁盐和铝盐是最广泛使用的凝聚剂，但是已经发现其他金属比如钛和锆的盐也是非常有效的。
(令人吃惊地)发现，用于已经用阳极电解液处理的废水的凝聚剂数量比当不添加阳极电解液时使用的凝聚剂的数量少15-100％，但是产生优异质量的液体。在大部分现有技术工艺中，凝聚为用于有效的絮凝和液体-固体分离的先决条件。按照本公开，凝聚剂将正电荷带入流入液中，其使得废水中存在的颗粒之间的胶体力不稳定，从而由于范德华力而确保废水颗粒的有效凝聚。
按照实施方式，在该工艺中使用的絮凝剂包括但不限于明矾或白矾或碱式氯化铝、氢氯酸亚铁或本领域已知的任何其他常用的阴离子絮凝剂或阳离子絮凝剂。
可使用已知的用于絮凝的工艺，例如聚合电解质(PE)给料。可将絮凝剂添加至混合物并且通过搅拌、摇晃或使用混合装置而混合。(令人吃惊地)发现，使用阳极电解液的絮凝剂数量比不添加阳极电解液时使用的絮凝剂的数量少20-60％。该工艺产生优异质量的液体，得到了更加成本有效的、环境友好的且更安全的工艺。
具体化学品比如用于絮凝物形成以捕获污染物和易于液体-固体分离的凝聚剂和聚合电解质的剂量比常规的生物工艺低得多。随着凝聚剂和絮凝剂的效力增加，随后的工艺可定制为降低容量和尺寸，同时产生相同期望的COD-、N-、MLSS和细菌计数水平，减少成本。
通过已知的分离技术，将形成为悬浮固体层的絮凝物分离。可使用已知的分离方法，比如浮选、沉积或过滤，以从液体中分离固体(污泥)。也可使用工艺例如按压、电泳或离心。源自液体-固体分离的剩余液体可用相同的工艺处理(在凝聚-絮凝之前使用阳极电解液)。
在具体的实施方式中，(令人吃惊地)絮凝剂的使用不是必要的，因为在给料凝聚剂之后絮凝物质量允许使用已知的方法有效地液体-固体分离。
可在不需要pH校正的情况下进行该工艺。该工艺期间保持的pH取决于污染物的性质而改变。不用必须使用酸或碱校正pH，产生更加成本有效的、简单的和更安全的工艺。
在实施方式中，可重复该工艺，以增加悬浮固体、胶体颗粒和溶解的物质的捕获，产生甚至更好地适于使用标准过滤技术比如纳米过滤或渗透作用来进一步加工的液体。
在进一步具体的实施方式中，该工艺产生至足够其适于用膜过滤来加工程度的水纯化，而不需要进行凝聚和絮凝步骤。
在存在或不存在标准凝聚-絮凝的情况下使用阳极电解液的效力可表现为化学剂量或电凝聚持续时间(因此能量消耗)的减少。流出物质量一般表现为COD和N-Kj(Kjeldahl)，因为排污费通常基于这些参数；并且也适于用现代过滤技术比如纳米过滤和反渗透加工，由此后者产生可重复使用的水和可饮用水。
可以以低成本大量产生阳极电解液形式的电解水，以便该工艺大规模应用于工业或城市废水处理是可行的。该工艺适于不允许排放至生物处理系统中的高度污染的废水类型，如某些化学品污染的废物流。因此，该工艺比常规的工艺更通用。
该工艺呈现在图1中，表示如下的工艺：将含有悬浮的固体(1a)、胶体颗粒(1b)和溶解的物质(1c)的污染的水性废物流(1)收集在罐或水池(2)中。添加阳极电解液形式的电解水(4)并且随后混合和/或同时与水性废物流(1)混合；添加的电解水的量取决于污染物的性质；电解水源于电解水反应器(7)和/或重复使用时源于固体-液体分离装置(9)(仍具有一些活性阳极电解液)。在电解水反应器(7)中使用水、盐(NaCl)和电的组合，生成具有H2O、H+、H3O+、O2、OH-、HOCl、ClO-、HCl、Cl-、HClO3的离子和自由基的阳极电解液形式的电解水(4)。阳极电解液形式的电解水(4)中存在的离子和自由基具有氧化能力，破坏某些杂质。阳极电解液形式的电解水(4)中存在的离子和自由基使液体带电并且使杂质的电荷偏振，迫使悬浮的固体和溶解的物质在数秒内形成微小的絮凝物。电解水反应器(7)使用的输入水为淡水和/或来自过滤装置(8)的流出物。应用标准絮凝物形成工艺，比如凝聚剂(5a)-絮凝剂(6)、电凝聚(5b)、电浮选等。
本发明的有利效果结合了更低的成本来构建和操作，使得本发明适用于城市和工业应用，无论要求水重复使用的地方的气候条件和区域如何。本发明是简单的、便宜的、容易可控的(或多或少给料)、紧凑的并且产生非常适于反渗透的流出物。
进行纯化的主要目标是捕获悬浮固体、胶体颗粒和溶解的物质，并且次要目标是使得其适于通过膜过滤进一步加工。
在另一方面中，本申请提供了阳极电解液作为添加剂用于废水纯化的用途。
阳极电解液形式的电解水，当在施加凝聚剂-絮凝剂之前、同时或之后用作废水的添加剂时，使得凝聚剂和絮凝剂的剂量低得多。凝聚剂可视为“预充电剂”，阳极电解液可同时视为“预预充电剂”和氧化剂，改进整个处理工艺。在凝聚剂-絮凝剂的常规应用不成功的情况下，使用阳极电解液与凝聚剂-絮凝剂能够处理该污染的废水。该工艺使得显著减少给料化学品成为可能，这是“预料不到的”。该工艺使得显著减少废水中的氮水平，范围为40％至98.8％。
本发明利用阳极电解液和其化学电荷，以改进化学工艺，没有随后的生物工艺比如硝化作用和反硝化作用。显然，在用凝聚剂和絮凝剂处理之前、同时或之后给料阳极电解液，也非常好地减少了COD和氮水平，使得在液体-固体分离之后，液体可用标准反渗透设备加工，以产生可饮用水。
阳极电解液不用作凝聚剂或絮凝剂，但是仅仅用于使得那些工艺是可能的，更有效率和更有效力。
添加阳极电解液的效果是预料不到的。已经证实在废水处理中使用阳极电解液作为添加剂已经成为长期渴望但是未解决的减少化学品剂量的需要。
阳极电解液用作便宜的添加剂(由水、氯化钠和一些电制造)，其是环境友好的、完全安全的、无毒的和非刺激的，适用于传统的化学品不能产生期望的结果或根本不能应用的情况，使杂质带电以便显著降低需要的凝聚剂和絮凝剂二者的剂量，将有害的杂质(由于阳极电解液中的自由基)和溶解的物质氧化，相比仅使用凝聚剂-絮凝剂更明显降低悬浮的固体的数量，使得废弃了到来的废水适应pH(节约了成本和劳力)，容易规模化的生产量，从而可在小的和大的处理工厂中使用，使得废弃了生物处理，使得比仅仅用凝聚剂-絮凝剂处理更多类型的废水成为可能。
阳极电解液给出了液体形式的氧化剂和预充电剂的组合特性(由于体积，具有彻底接触杂质颗粒的益处)。通过使用按照本发明的阳极电解液，已经显示该工艺对流入液的pH不敏感。在该工艺期间，pH不需要校正至具体的值。
发明人已经发现，阳极电解液具有用于废水处理的具体特性。当以某些量(5-300％变化的流入液体积)添加至废水时，减少了处理步骤比如凝聚、絮凝和电浮选。
本发明的工艺为完全无害且环境友好的氧化技术，没有危险的比如臭氧化或过氧化物添加剂。
已经对下述测试了作为添加剂的阳极电解液的使用：原污水污泥，猪屠宰场，来自PET瓶子再循环公司的废水，来自草类精炼公司的废水，化学废水，农业废水(粪肥和沼渣沼液)，城市废水处理工厂的废水，饲养猪、母猪和肉猪的粪肥，来自粪肥消化器的流出物，来自滗析器、工业废水处理工厂的分离液，纺织品化学品工厂的重污染化学废水，和来自血液厂和许多其他来源的废水。
提供下述实施例，以更好地阐释本发明并且绝不解释为限制本发明的范围。下面描述的所有的具体材料和工艺落入本发明的范围内。这些具体的组合物、材料和工艺不旨在限制本发明，而只是阐释落入本发明范围内的具体实施方式。本领域技术人员可开发等效的材料和工艺，而不需要运用创造性能力并且不背离本发明的范围。发明人期望这种改变包括在本发明的范围内。
实施例
实施例1
从主沉降罐收集COD为1210mg/L并且N-Kj为68mg/L的200ml的城市废水。该流入液的COD水平异常的高，平均水平COD为700mg/L。添加FAC为700mg/L的40ml(流入液量的20％)的阳极电解液并且搅拌。应用已知的凝聚-絮凝方法：添加0.10ml的凝聚剂(聚氯化铝)并且搅拌。应用电凝聚仅仅10秒。不用给料絮凝剂的情况下形成的絮凝物，令人吃惊地发现这种质量使得通过用纸和筛子过滤进行液体-固体分离。所得液体具有86mg/L的COD(第一处理步骤中通常高达93％的减少)和0.8mg/L的N-Kj(不使用生物工艺的情况下通常高达98.8％的减少)(通过Merieux Nutrisciences，rapport ID 15796490分析)。凝聚剂给料数量的工业标准(不使用阳极电解液的情况下)为5.0-10.0ml/L。在第一沉降罐后流出物质量的工业标准是35％的COD减少和没有显著的氮减少(通过生物硝化作用-反硝化作用进一步处理步骤来减少氮水平)。城市废水处理工厂的流出物质量(符合欧盟城市废水指示，COD<125mg/L，年平均N-Kj<10mg/L，并且TSS<30mg/L)通常对于反渗透和排放到自然中不合适或经济上不可行。发现使用阳极电解液的流出物质量(不使用生物硝化作用-反硝化作用)适于用反渗透的进一步加工，产生可重复使用的水和可饮用水。
实施例2
猪屠宰场具有1200m3废水的日数量，平均COD为5740mg/L，并且N-Kj为718mg/L。将凝聚-絮凝工艺应用于溶解的空气浮选(DAF)单元，使得液体-固体分离。COD减少75％，使得DAF流出物的COD为1435mg/L，并且N-Kj为431mg/L的DAF流出物中的氮减少40％。这些减少值由工业专家视为在生物处理工厂中进一步加工液体之前使用现代技术捕获悬浮固体、胶体颗粒和溶解的物质的最佳结果。在溶解的空气浮选单元中重复地加工废水不是常见的实践，因为第二次捕获悬浮的固体、胶体颗粒和溶解的物质视为没有效果，因为第二次液体-固体分离是不能实现的。以两种方式处理猪屠宰场废水：
I
收集100ml的废水。添加FAC为700mg/L的100ml阳极电解液并且混合。不用任何化学品添加剂校正pH。通过给料和混合0.1ml聚氯化铝进行凝聚和电凝聚20秒。给料和混合0.15ml聚合电解质进行絮凝：形成絮凝物，并且使用纸和筛子将固体与液体分离。分析所得液体，具有270mg/L的COD。因此，相比当使用凝聚剂、pH校正剂(NaOH)和絮凝剂的工业标准的COD减少为75％，使用阳极电解液、凝聚剂和絮凝剂的COD减少为95％。
II
收集100ml的溶解的空气浮选(DAF)流出物。添加FAC为700mg/L的25ml(流入液数量的25％)阳极电解液并且搅拌。添加0.05ml的凝聚剂并且搅拌。添加0.06ml的絮凝剂(聚合电解质，0.2％溶液)并且搅拌，令人吃惊地产生视觉上清澈的液体(指示低的TSS)和适于浮选的明显的液体-固体分离。发现用小的反渗透单元加工该液体没有任何问题并且具有高的流量。
实施例3
收集COD为720mg/L并且NKj为705mg/L(实验室Merieux分析16270973)的滗析器流出物，也称为分离液。在使用FAC为700mg/L的阳极电解液加已知的(电)凝聚-絮凝工艺处理之后，液体具有130mg/L的COD、264mg/L的N-Kj(实验室Merieux分析16270977)并且视觉上非常清澈(指示低的TSS)。发现用小的家用反渗透单元加工该液体没有任何膜通量问题并且产生33mg/L的COD和53mg/L的N-Kj(实验室Merieux分析16270974)。预期使用专业反渗透单元将产生更低的COD值和氮值(Kjeldahl)。
表1:
Figure BDA0002916838280000101
结论：
·一般而言，对于有效的凝聚-絮凝，pH校正被工业专家视为是先决条件。根据使用阳极电解液作为预充电剂公开的工艺使得凝聚剂剂量减少和/或减少电凝聚时间以及减少絮凝剂的剂量，由此流出物质量出人意料地高并且令人吃惊地发现不需要pH校正。
·当使用阳极电解液时，可重复使用常规的凝聚-絮凝工艺捕获悬浮的固体、胶体颗粒和溶解的物质的工艺，以提高流出物质量。
·当在一个或多个过程(passes)中使用阳极电解液，所得流出物可具有适于过滤工艺比如纳米过滤或反渗透的质量(使得不需要生物处理)。
实施例4
于2018年7月4日，从荷兰Ede农场的沟渠的水中取样，视觉上不清澈并且具有中等污染水平(样品1)。悬浮固体是清楚可见的。
如下测试所述流入液：
·使用10层纸手动过滤(样品2)
·添加40％的阳极电解液。混合物由于氧化而视觉上较不清澈，并且获得胶体部分的微小絮凝物的形成(样品3)。
表3，ORP水平的参考：
ORP水平(mV) 应用
0-150 无实际应用
150-250 水产养殖
250-350 冷却塔
400-475 游泳池
450-600 热水浴缸
600 水消毒
800 水灭菌
表2，样品1至3的分析
Figure BDA0002916838280000121

Claims (11)

1.一种用于处理废水的工艺，包括使所述废水在阳极电解液的存在下经历电化学水处理工艺，其中添加所述阳极电解液作为添加剂，并且进行所述工艺不需要pH校正。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中所述工艺产生适于膜过滤的水而不需要细菌或生物工艺。
3.根据权利要求1所述的工艺，包括下述步骤：
a)提供废水；
b)将所述阳极电解液添加至所述废水并且混合，以形成混合物；
c)任选地使步骤b)中获得的所述混合物进行凝聚或絮凝；
d)将固体废物与液体分离。
4.根据权利要求3所述的工艺，其中所述阳极电解液为电解水的形式，包括H2O、H+、H3O+、O2、OH-、HOCl、ClO-、HCl、Cl-、HClO3的离子和自由基。
5.根据权利要求3所述的工艺，其中添加所述阳极电解液的范围为所述废水的体积的5％至300％。
6.根据权利要求3所述的工艺，其中通过电凝聚或化学凝聚或二者的组合进行所述凝聚。
7.根据权利要求6所述的工艺，其中在选自有机凝聚剂或无机凝聚剂的凝聚剂的存在下进行所述化学凝聚。
8.根据权利要求7所述的工艺，其中所述无机凝聚剂选自铁盐或铝盐、钛和锆等。
9.根据权利要求3所述的工艺，其中步骤d)中的所述分离技术包括浮选、沉积、过滤、电泳、按压和离心。
10.根据权利要求9所述的工艺，其中通过超滤、纳米过滤或反渗透进行所述过滤。
11.阳极电解液在电化学水处理工艺中作为添加剂的用途，用于减少凝聚剂和/或絮凝剂的剂量，并且进行所述工艺而不需要pH校正。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022170009A1 (en) 2021-02-05 2022-08-11 Xylem Water Solutions U.S.A., Inc. System and method for recovering resources from wastewater streams
CN114988450B (zh) * 2022-06-17 2023-07-14 湖北世纪卓霖科技有限公司 一种水处理集中站系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2090517C1 (ru) * 1994-06-29 1997-09-20 Научно-производственное объединение "Перспектива" Способ очистки природных вод
JP2003300074A (ja) * 2002-04-08 2003-10-21 Maezawa Ind Inc 懸濁物質の凝集濃縮方法及びその装置並びにこの装置を備える原水の浄化システム
US20040099607A1 (en) * 2002-11-18 2004-05-27 Leffler Charles E. Wastewater treatment system
US20070187261A1 (en) * 2006-02-10 2007-08-16 Tennant Company Method of generating sparged, electrochemically activated liquid
CN101058447A (zh) * 2006-04-17 2007-10-24 中国科学院生态环境研究中心 兼具絮凝与消毒效能的水处理药剂的电化学制备反应器
CN101426734A (zh) * 2006-02-17 2009-05-06 埃克蒂德斯有限责任公司 通过电化学活化水来制备消毒剂的方法,以此方法制备的消毒剂及其应用
CN205873973U (zh) * 2015-12-28 2017-01-11 北京师范大学 一种用于污水处理的电絮凝反应装置
WO2017216580A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 Portsmouth Aviation Limited Membrane water purification with disinfection by means of electrolyzed water

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2104961C1 (ru) 1997-03-11 1998-02-20 Харрисон Инвестментс Лтд. Электрохимическая установка
US7481935B2 (en) 2003-10-03 2009-01-27 Laurent Olivier Waste water treatment process
ITRM20050666A1 (it) 2005-12-30 2007-06-30 E C A S S R L Blocco di reattori elettrolitici a membrana con quattro camere.
EE05447B1 (et) 2007-04-30 2011-08-15 Ilt�enko Valeri Kahekambrilise koaksiaalse elektrolseri protsessiseadis
ITBO20080688A1 (it) 2008-11-13 2010-05-14 Gima Spa Cella elettrochimica

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2090517C1 (ru) * 1994-06-29 1997-09-20 Научно-производственное объединение "Перспектива" Способ очистки природных вод
JP2003300074A (ja) * 2002-04-08 2003-10-21 Maezawa Ind Inc 懸濁物質の凝集濃縮方法及びその装置並びにこの装置を備える原水の浄化システム
US20040099607A1 (en) * 2002-11-18 2004-05-27 Leffler Charles E. Wastewater treatment system
US20070187261A1 (en) * 2006-02-10 2007-08-16 Tennant Company Method of generating sparged, electrochemically activated liquid
CN101426734A (zh) * 2006-02-17 2009-05-06 埃克蒂德斯有限责任公司 通过电化学活化水来制备消毒剂的方法,以此方法制备的消毒剂及其应用
CN101058447A (zh) * 2006-04-17 2007-10-24 中国科学院生态环境研究中心 兼具絮凝与消毒效能的水处理药剂的电化学制备反应器
CN205873973U (zh) * 2015-12-28 2017-01-11 北京师范大学 一种用于污水处理的电絮凝反应装置
WO2017216580A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 Portsmouth Aviation Limited Membrane water purification with disinfection by means of electrolyzed water

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张开诚: "《化学实验教程》", 28 February 2018, 华中科技大学出版社 *

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Publication number Publication date
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