CN116615393A - 用于通过膜过滤和电化学氧化的废水处理的方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于废水处理的系统包括膜过滤装置，该膜过滤装置接收来自预处理单元的经预处理的废水流并且产生被供应到电化学氧化反应器的排出物流，电化学氧化反应器产生反应器流出物流，反应器流出物流被分成再循环的废水流和反应器排放物流，再循环的废水流被循环回到均衡罐，反应器排放物流从系统中被排出。再循环的废水流的体积与反应器排放物流的体积之间的目标分数比率是基于待处理的废水中的目标总溶解固体量、基于被电化学氧化反应器处理以将电化学氧化反应器的效率提高到目标值的在废水中的被调整的有机物质的量以及基于从系统中排放的废水的组成来控制的。

Description

用于通过膜过滤和电化学氧化的废水处理的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于通过由电化学氧化辅助的膜过滤来处理废水的系统和方法。

背景

废水处理系统的需求量很大，这是由于要求工业设施在排放前消除其难降解的水污染物(recalcitrant water pollutant)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。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，这些废水处理系统最小化化学品的添加、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，电化学氧化是一种用于消除范围广泛的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的可持续的、安全的和高效的处理解决方案。一种用于处理废水的方法是通过有机污染物和/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、氧或高氯酸根基团或化合物，例如次氯酸盐、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，阳极催化剂选自包括铂、氧化锡、氧化锑锡、氧化钌、氧化铱、掺杂铌的氧化锑锡、石墨、氧化锰的组，或者阳极催化剂可以是更昂贵的催化剂，诸如金刚石或掺杂硼的金刚石。废水处理中使用的电极通常是昂贵的并且可能增加整个系统的成本，特别是对于必须去除大量有机材料的应用。

废水的膜过滤处理是用于从废水中去除悬浮和溶解的固体、有机物和其他污染物的另一种已知方法，该方法产生排出物流(reject stream)，该排出物流包含需要下游处理或处置的高浓度的悬浮和溶解的固体、有机物和其他污染物。废水的膜过滤处理可以包括反渗透、超滤、纳滤或微滤。

在过去，来自膜过滤系统的排出物流在如上文提及的电化学反应器中通过电氧化(electro-oxidation)被处理，以去除在膜过滤系统的排出物流中的有机物，并且离开电化学反应器的经处理的废水被排出。

例如，WO2011015556描述了一种用于降解工业废水中的有机污染物的方法，其中废水中的有机化合物首先在两个步骤中被浓缩，首先通过纳滤或超滤并且然后通过反渗透，并且最后通过电解来处理排出物流。当废水中的污染物的浓度(COD)高于预定值时，来自反渗透工艺的排出物流被进料到电解装置。该方法试图提高用于处理废水的系统的能量效率。

类似地，KR101017006描述了一种反渗透浓缩物处理设备(reverse osmosisconcentrate treatment apparatus)，其包括反渗透浓缩物罐，该反渗透浓缩物罐储存在家畜废水的处理期间产生的反渗透浓缩物，从该反渗透浓缩物罐中将浓缩物进料到凝聚罐(coagulation tank)以通过凝聚来去除有机材料，并且然后进料到电氧化罐，在该电氧化罐中通过电化学氧化处理废水，用于去除残留的有机材料和氨氮(ammonia nitrogen)。

已知的是通过以下来浓缩来自待处理的废水的有机物质：在电化学氧化之前使用膜过滤以提高氧化处理效率，并且然后在电化学氧化反应器中减少过滤阶段中被处理的废水中的有机物质以实现安全排放。

还已知的是首先通过电化学氧化来处理废水以去除有机材料，并且通过膜过滤工艺诸如反渗透或通过电渗析来进一步处理来自电化学氧化工艺的流出物以便去除其他溶解固体，用于实现饮用水水平的排放。

在现有技术文献中，电化学氧化反应器被设计成从来自膜过滤装置的废水排出物流中去除大部分的有机污染物，使得经处理的来自膜过滤装置的水排出物流可以被排出到环境中。这涉及在反应器中具有电极活性面积(electrode active area)，该电极活性面积是足够大的，使得其可以处理废水以将有机物浓度降低到足以用于排放的程度，并且还以较高的电流密度操作反应器。由于用于废水处理的催化剂的成本并且由于电力消耗，这意味着用于系统的较高成本。

尽管本领域中有实质性的发展，但仍然持续需要更有效的和成本有效的方法用于通过采用组合的膜过滤和电化学氧化方法来处理废水、尤其是包含大量有机物质的废水。本发明解决此需求，同时另外提供如本文所公开的其他益处。

发明概述

本发明描述了一种废水处理系统，其包括：

-第一膜过滤装置，其接收待处理的废水流并且产生第一排出物流和从系统中被排出的第一经处理的废水流；以及

-电化学氧化反应器，其接收来自第一膜过滤装置的第一排出物流，并且处理第一排出物流以从废水中去除特定的有机物的一部分，产生反应器流出物流(effluentstream)，

其中反应器流出物流被分成再循环的废水流和反应器排放物流(dischargestream)，再循环的废水流被循环回到第一膜过滤装置，反应器排放物流从系统中被排出。

在一些实施方案中，待处理的废水流在被供应到膜过滤装置之前首先被供应到均衡罐(equalization tank)并且进一步被供应到预处理单元，或者在被供应到膜过滤装置之前仅被供应到预处理单元，并且在这些实施方案中，再循环的废水流在被供应到第一膜过滤装置之前被供应回到均衡罐和/或预处理单元。

在优选的实施方案中，第一膜过滤装置是反渗透装置。

在一些实施方案中，该系统还包括第二膜过滤装置，该第二膜过滤装置在待处理的废水流被递送到第一膜过滤装置之前接收待处理的废水流并且产生第二经处理的废水流和第二排出物流，第二经处理的废水流被供应到第一膜过滤装置，第二排出物流被供应到电化学氧化反应器用于进一步处理。

在优选的实施方案中，第二膜过滤装置是超滤装置。

第一膜过滤装置和/或第二膜过滤装置包括膜，该膜被选择为去除特定的有机化合物，并且电化学氧化反应器包括至少一个电化学电池，该电化学电池包括具有催化剂的电极，催化剂被选择为从废水中去除特定的有机化合物。

在优选的实施方案中，该系统还包括控制装置，用于以一定的分数比率调节反应器排放物流的体积和再循环的废水流的体积，所述分数比率取决于待处理的废水流中的目标总溶解固体、待处理的废水中的有机化合物的目标浓度和/或从系统中排放的废水的组成。

目标总溶解固体通常取决于在待处理的废水流中测量的无机化合物的量和类型。在待处理的废水中测量的无机化合物的量包括合意的无机化合物的量和不合意的无机化合物的量，其中待处理的废水中的合意的无机化合物包括用于增加待处理的废水的电导率的化合物，而待处理的废水中的不合意的无机化合物包括成垢化合物(scale formingcompound)或卤化物。

反应器排放物流的体积与再循环的废水流的体积之间的分数比率基于被电化学氧化反应器处理以将电化学氧化反应器的效率提高到目标值的在废水中的被调整的有机物质的量来调节，所述目标值基于污染物去除率和操作电化学氧化反应器所消耗的电流和能量的量来确定。

在一些实施方案中，基于数值建模(numeric modelling)将所述分数比率调节为恒定值，而在其他实施方案中，基于待处理的废水流中的目标总溶解固体的监测值、基于待处理的废水流中的有机化合物的目标浓度和基于从系统中排放的废水的组成，连续地调节该分数比率。

还公开了一种用于通过膜过滤和电化学氧化的废水处理的方法，该方法包括以下步骤：

a.将待处理的废水流供应至膜过滤装置，并且将在膜过滤装置中被处理的废水流从系统中排出；

b.将来自膜过滤装置的排出物流供应到电化学氧化反应器，该电化学氧化反应器处理排出物流以从排出物流中仅去除特定的有机物的一部分，产生反应器流出物流并且从电化学氧化反应器中排出反应器流出物流；

c.将反应器流出物流的一部分作为再循环的废水流供应回到膜过滤装置，并且将反应器流出物流的其余部分作为反应器排放物流从系统中排出，或者将反应器流出物流的其余部分与在膜过滤装置中被处理的废水流合并以从系统中排出；以及

d.控制从电化学氧化反应器到膜过滤装置的再循环的废水流的体积与反应器排放物流的体积之间的分数比率。

从电化学氧化反应器到膜过滤装置的再循环的废水流的体积与反应器排放物流的体积之间的分数比率基于待处理的废水流中的目标总溶解固体、基于待处理的废水流中的有机化合物的目标浓度和基于从系统中排放的废水的组成来控制。如上文提及的，在待处理的废水中测量的无机物质的量包括合意的无机物质的量和不合意的无机物质的量，其中待处理的废水中的合意的无机物质包括用于增加待处理的废水的电导率的物质，并且待处理的废水中的不合意的无机物质包括成垢物质或卤化物。

在优选的实施方案中，有机化合物的目标浓度是基于被电化学氧化反应器处理以将电化学氧化反应器的效率提高到目标值的在废水中的被调整的有机物质的量，所述目标值基于污染物去除率和操作电化学氧化反应器所消耗的电流和能量的量来确定。

从电化学氧化反应器到膜过滤装置的再循环的废水流的体积与反应器排放物流的体积之间的分数比率可以基于数值建模被调节为恒定值，或者可以基于待处理的废水流中的目标总溶解固体的监测值、基于待处理的废水流中的有机化合物的目标浓度的监测值和/或基于从系统中排放的废水流的监测的组成被连续地调节。

附图简述

附图图示了本发明的具体的优选实施方案，但不应该被认为是以任何方式限制本发明的精神或范围。

图1图示了根据本发明的用于处理废水的系统的第一实施方案的示意图。

图2图示了根据本发明的用于处理废水的系统的第二实施方案的示意图。

图3图示了根据本发明的数据的实例，该数据支持从电化学氧化反应器到膜过滤装置的再循环的废水流的体积与反应器排放物流的体积之间的分数比率可以如何选择。

详细描述

某些术语被用于本描述中并且意图根据下文提供的定义来解释。另外，诸如“一(a)”和“包括(comprise)”的术语应被视为开放式的。

根据本发明的第一实施方案的废水处理系统在图1中图示。

电化学废水处理系统100包括均衡罐102、预处理单元104、反渗透装置106和电化学氧化反应器108。

待处理的废水流110被进料到均衡罐102，并且来自均衡罐的流出废水流112在预处理单元104中被预处理。离开预处理单元104的经预处理的废水流114被进料到反渗透装置106。在图1中图示的本发明的系统的实施方案中，膜过滤单元是反渗透单元，但是本领域技术人员将容易理解，可以使用包括膜的任何其他类型的过滤装置，该膜通过分子大小、电荷或其他特性来分离化合物，诸如纳滤膜、微滤膜或超滤膜。在预处理单元中，通过添加用于增加废水电导率的溶液、用于控制废水的pH的溶液和/或防止膜污染(membranefouling)的溶液，诸如除垢剂(descalant)、脱氯剂(dechlorinator)或杀生物剂，对废水进行预处理。均衡罐储存待处理的废水，这允许系统抽取一致量的废水，用于在膜过滤装置中和在电化学氧化反应器中的进一步处理。

在反渗透装置106中通过分离包括有机化合物的所选择的可溶性化合物和不溶性化合物来处理经预处理的废水流114，以形成经处理的废水流116。选择膜孔径大小和特性以保留所选择的有机物。从反渗透单元排出的废水形成反渗透排出物流118，反渗透排出物流118被进料到电化学氧化反应器108，在电化学氧化反应器108中通过电氧化来电化学处理反渗透排出物流118，并且经电化学处理的废水离开反应器，形成反应器流出物流120。电化学氧化反应器可以包括若干电化学电池，该电化学电池可以使用不同的催化剂用于去除废水中的特定的污染物，特别是废水中的特定的有机化合物。

反应器流出物流120的一部分122形成再循环的废水流122并且被引导回到均衡罐，在均衡罐中，再循环的废水流122与待处理的废水流110组合并且被进一步进料回到反渗透装置106。反应器流出物流120的另一部分形成反应器排放物流124，反应器排放物流124与经处理的废水流116混合并且一起形成待从系统中排出到环境中的经处理的废水流126。

本申请的主要目标不是去除反渗透排出物流中的所有有机物，而是通过电氧化仅去除废水中的有机污染物的一部分，以防止使得被循环回到反渗透单元106的废水中的可氧化污染物过浓并且同时控制被循环回到反渗透单元和电化学反应器的废水中的总溶解固体(TDS)浓度。控制TDS浓度，例如通过控制硫酸钠(Na₂SO₄)的量、pH控制溶液例如氢氧化钠(NaOH)的量和/或用于维持反渗透单元的膜的状态的防垢剂或杀生物剂溶液的量来控制TDS浓度，以增加被处理的废水的电导率，并且还控制TDS浓度以减少待处理的废水中的不合意的无机溶解固体的量，例如氟化物或那些增加废水硬度的无机溶解固体的量。同时，本申请的目标是提高电化学氧化反应器的效率，该效率通过所获得的污染物去除率和能量/电流效率来度量并且取决于待处理的废水中的有机污染物的浓度。这有助于维持反应器的较低的成本，该反应器需要较小的活性面积用于仅处理受控量的有机物，同时将有机化合物的一部分循环回到反渗透单元。

这是通过基于待处理的废水的组成、相应地基于被处理的废水的目标总溶解固体、基于有机化合物的目标浓度且更特别地基于在电化学氧化反应器中被处理以实现反应器的受控效率的有机化合物的浓度以及基于被排出在环境中的水的可容许的组成来控制再循环的废水流122的体积与反应器排放物流124的体积之间的分数比率而完成的。待处理的废水中的目标总溶解固体包括待处理的废水流中的合意的无机溶解固体(例如硫酸盐或增加待处理的废水的电导率的其他化合物)以及待处理的废水流中的不合意的无机溶解固体(例如成垢化合物、卤化物、增加废水硬度的化合物，例如氟化物)。

根据上文的参数对再循环的废水流122的体积和反应器排放物流124的体积的控制通过控制装置(未示出)来完成，所述控制装置包括用于调整反应器排放物流的流量和再循环的废水流的流量的标准设备，诸如控制器和阀。

对再循环的废水流的体积和反应器排放物流的体积的控制可以基于在实验室中使用数值模型进行的建模以固定比率来完成，所述数值模型使用待处理的废水的组成以及反渗透装置的膜和电化学氧化反应器的特性；或者所述控制可以通过监测在待处理的废水流110中的总溶解固体量，在待处理的废水流110中、在反渗透排出物流118中、在电化学氧化反应器108中和在反应器流出物流120中的有机化合物的量，以及从系统中排放的废水的组成来连续地完成。

通过在电化学氧化反应器中仅处理来自废水的有机污染物的一部分，并且通过将pH和电导率控制溶液的一部分循环回到处理循环中，可以减小整个系统的尺寸，同时实现关于系统中所用设备的成本和所消耗的能量的大的节约。

用于操作上文描述并且在图1中图示的本发明的系统的方法可以如下概述。将待处理的废水流供应到均衡罐102，并且将流出废水流112供应到预处理单元104，在预处理单元104中，对流出废水流112进行处理以例如提高其电导率，或者如上文描述的，对流出废水流112进行处理以添加用于控制废水的pH的溶液和/或防止膜污染的溶液，并且将经预处理的废水流114供应到膜过滤装置，例如反渗透装置106。将排出物流118供应到电化学氧化反应器108，并且根据受控的分数比率将反应器流出物流120分成反应器排放物流124和再循环的废水流122，所述受控的分数比率根据上文描述的控制方法中的一种来确定。将反应器排放物流124与从反渗透装置106出来的经处理的废水流116合并，并且它们形成从系统中被排出的废水流126。

本发明的第二实施方案在图2中图示。该第二实施方案的电化学废水处理系统200包括均衡罐202、预处理单元204、和超滤装置205、反渗透装置206以及电化学氧化反应器208。

待处理的废水流210被进料到均衡罐202，并且来自均衡罐的流出废水流212在预处理单元204中被预处理。离开单元204的经预处理的废水流214被进料到超滤装置205，并且经超滤处理的水流215被进料到反渗透装置206。类似于第一实施方案，在预处理单元中，通过添加用于增加废水电导率的溶液、用于控制废水的pH的溶液、和/或防止膜污染的溶液，诸如除垢剂、脱氯剂或杀生物剂，对废水进行预处理。

经预处理的废水流214首先在超滤装置205中被处理，用于分离可能与通过反渗透装置206过滤的化合物相同或不同的所选择的可溶性化合物和不溶性化合物，并且这有助于防止反渗透单元206的污染。本领域技术人员可以容易地理解，可以使用另外的反渗透装置、纳滤装置或任何其他膜过滤装置，诸如微滤装置或超滤装置，来代替超滤装置205或代替反渗透装置206。在反渗透装置中，通过分离包括有机化合物的所选择的可溶性化合物和不溶性化合物来进一步处理经超滤处理的水流215，以形成经处理的废水流216。从反渗透装置排出的废水形成反渗透排出物流218，并且从超滤装置205排出的废水形成超滤排出物流217。将超滤排出物流217和反渗透排出物流218两者进料到电化学氧化反应器208，在电化学氧化反应器208中，废水通过电氧化被电化学处理，并且经电化学处理的废水离开反应器，形成反应器流出物流220。电化学氧化反应器可以包括若干电化学电池，该电化学电池可以使用不同的催化剂用于去除废水中的特定的污染物，特别是废水中的特定的有机化合物。如在第一实施方案中的，电化学氧化反应器208不处理来自待处理的废水的全部量的有机物，而是仅处理受控量的有机物，同时将有机化合物的一部分循环回到反渗透单元，并且因此需要较小的活性面积，这为系统带来了相当大的成本节约。

反应器流出物流220的一部分形成再循环的废水流222并且被引导回到均衡罐，在均衡罐中，再循环的废水流222与待处理的废水流210组合，并且被进一步进料回到预处理单元204并且进一步进料回到超滤装置205和反渗透装置206。反应器流出物流220的另一部分形成反应器排放物流224，反应器排放物流224与经处理的废水流216混合并且形成待从系统中排出的经处理的废水流226。

控制反应器排放物流224的体积与再循环的废水流222的体积之间的分数比率的方法是以与第一实施方案中应用的控制方法类似的方式，基于待处理的废水210的组成、相应地基于待处理的废水流210中的目标总溶解固体(TDS)、基于在电化学氧化反应器208中被处理以实现反应器的受控效率的有机化合物的目标浓度以及基于从系统中排出的经处理的废水流226的可容许的组成来完成的。目标总溶解固体(TDS)取决于待处理的废水流210中的合意的无机溶解固体(例如硫酸盐或增加待处理的废水的电导率的其他化合物)的浓度以及待处理的废水流210中的不合意的无机溶解固体(例如成垢化合物、卤化物、增加废水硬度的化合物，例如氟化物)的浓度。

对再循环的废水流222和反应器排放物流224的流量的控制通过包括控制器和流量阀的控制装置(未图示)来完成，并且可以基于来自使用待处理的废水的组成的数值模型的计算结果以固定比率来完成，或者该控制可以通过在操作期间监测系统中这些化合物的浓度来连续地完成，类似于第一实施方案所描述的程序。

用于操作图2中图示的系统的方法可以如下概述。将待处理的废水流210供应到均衡罐202，并且将流出废水流212供应到预处理单元204，在预处理单元204中，对流出废水流212进行处理以例如提高其电导率，或者如上文描述的，对流出废水流212进行处理以添加用于控制废水的pH的溶液和/或防止膜污染的溶液，并且将经预处理的废水流214供应到第一膜过滤装置，超滤装置205，并且将经超滤处理的废水流215进一步供应到第二膜过滤装置，反渗透装置206。将超滤排出物流217和反渗透排出物流218供应到电化学氧化反应器208，并且根据受控的分数比率将反应器流出物流220分成反应器排放物流224和再循环的废水流222，所述受控的分数比率根据上文描述的控制方法来确定。反应器排放物流224与从反渗透装置206出来的经处理的废水流216合并，以形成待从系统中排出的经处理的废水流226。

图3图示了示出从电化学氧化反应器到膜过滤装置的再循环的废水流的体积与反应器排放物流的体积之间的分数比率如何如本发明描述的取决于待处理的废水的组成、目标总溶解固体以及待排出的废水的可容许的组成的图。

图3是基于根据本发明的系统中的废水的建模和测试而获得的，废水的建模和测试基于以下参数：

-具有300mg/L COD、500mg/L总溶解固体(TDS)和10m³/天的流量的待处理的废水流；

-具有75％的回收率的反渗透装置；以及

-五种尺寸的电化学氧化反应器，这些电化学氧化反应器具有在没有任何废水循环的系统中测量的从25％去除率至95％去除率的不同的有机化合物的去除率。

本领域技术人员将理解，电化学氧化反应器的去除率基于每个反应器的活性面积，使得具有较高的有机化合物去除率的反应器将具有较大的活性面积，相应地催化剂包覆的电解面积(electrolytic area)，并且因此将更昂贵。该图图示了对于不同的分数比率(循环率(recycle rate))和对于具有不同去除率(25％、50％、70％、85％和95％)的若干不同尺寸的电化学氧化反应器将获得的在被排出到环境中的经处理的废水流中的COD(化学需氧量)(流出物COD)。

如图3中图示的图所见，在此实例中，从系统中排出的废水流必须具有100mg/L的流出物COD(化学需氧量)，这表明对在待排出在环境中的经处理的废水流126和相应地226中的污染物的量的强加的监管要求。在图3中通过线300图示了100mg/l的流出物COD的限制。

当选择循环率和相应地待循环的废水与待排放的废水之间的分数比率时，另一个约束是防止系统中膜过滤装置的污染。对于该模型废水，超过90％的循环率(如图中由线310所图示的)将触发膜过滤装置和/或反应器的污染。

基于测试，发现在待处理的废水中具有2,500mg/L的总溶解固体(TDS)意味着在处理期间不必添加电解质，并且测试已经表明，超过如由线320图示的25％的循环率足以提供该所需的TDS量。

基于这些要求，在图上由线300、310和320界定的、以“A”表示的区域表明，使用被设计尺寸用于70％去除率的反应器的系统将必须使用在40％和90％之间的分数比率(循环率)。被设计尺寸用于85％和95％去除率的反应器将使用在25％和90％之间的分数比率(循环率)。根据本发明，被设计尺寸用于70％去除率的具有在40％和90％之间的循环率的反应器被选择用于操作本发明的系统，因为通过使用具有较小活性面积的较小反应器可以实现相当大的节约。

基于在根据图3中图示的参数操作的系统上完成的实验，在考虑多种因素的情况下，选择在40％至90％的范围内的分数比率，所述多种因素诸如用于防止膜过滤装置中的膜的污染和用于提供所需电导率的所需TDS，可容许的流出物COD，以及反应器尺寸，所述反应器尺寸基于待处理的废水中的有机物的量。

即使在本文提供的所有的图中都图示了均衡罐，本领域技术人员也将理解，基于本公开内容的教导，均衡罐在所有实施方案中都不是必需的。

类似地，即使预处理单元可以存在于优选的实施方案中，本领域技术人员也将理解，在其中不需要考虑废水电导率或膜污染的实施方案中预处理单元不是必需的。

即使来自电化学氧化反应器的反应器排放物流在所有图中都被示出为与离开反渗透装置的经处理的废水流组合，本领域技术人员也将理解，这两种流，即反应器排放物流和来自反渗透装置的经处理的废水流，可以从本发明的系统中被分别排出。

虽然已经示出和描述了本发明的特定的要素、实施方案和应用，但是当然将理解的是，本发明不限于此，因为本领域技术人员可以在不背离本公开内容的精神和范围的情况下、特别是根据上述教导做出修改。这样的修改将被视为在本文所附的权利要求的权限和范围内。

上文描述的多种实施方案可以被组合以提供另外的实施方案。在本说明书中提及的和/或在申请数据表(Application Data Sheet)中列出的全部的美国专利、美国专利申请出版物、美国专利申请、外国专利、外国专利申请以及非专利出版物(如果存在的话)，包括于2020年12月17日提交的美国临时专利申请第63/127,014号，通过引用以其整体并入本文。各实施方案的各方面可以被修改，如果必要可以被修改以采用各种专利、申请和出版物的概念来提供还另外的实施方案。可以根据上文详细的描述对实施方案进行这些和其他改变。通常，在随附的权利要求中，所使用的术语不应当解释为将权利要求限制于说明书和权利要求中公开的具体实施方案，而是应当解释为包括连同这样的权利要求赋予权利的等同物的全部范围一起的所有可能的实施方案。因此，权利要求不受本公开内容的限制。

Claims (23)

1.一种废水处理系统，包括：

a.第一膜过滤装置，其接收待处理的废水流并且产生第一排出物流和从所述系统中排出的第一经处理的废水流；以及

b.电化学氧化反应器，其接收来自所述第一膜过滤装置的所述第一排出物流，并且处理所述第一排出物流以从所述废水中去除特定的有机物的一部分，产生反应器流出物流，

其中所述反应器流出物流被分成再循环的废水流和反应器排放物流，所述再循环的废水流被循环回到所述第一膜过滤装置，所述反应器排放物流从所述系统中被排出。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一膜过滤装置是反渗透装置。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括第二膜过滤装置，所述第二膜过滤装置在所述待处理的废水流被递送到所述第一膜过滤装置之前接收所述待处理的废水流并且产生第二经处理的废水流和第二排出物流，所述第二经处理的废水流被供应到所述第一膜过滤装置，所述第二排出物流被供应到所述电化学氧化反应器用于进一步处理。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二过滤装置是超滤装置。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一膜过滤装置或所述第二膜过滤装置包括膜，所述膜被选择为去除特定的有机化合物。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括控制装置，所述控制装置用于以一定的分数比率调节所述反应器排放物流的体积和所述再循环的废水流的体积，所述分数比率取决于所述待处理的废水流中的目标总溶解固体、待处理的废水中的有机化合物的目标浓度和/或从所述系统中排放的废水的组成。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述目标总溶解固体取决于所述待处理的废水流中的无机物质的量和类型。

8.根据权利要求7所述的系统，其中在所述待处理的废水中测量的所述无机物质的量包括合意的无机物质的量和不合意的无机物质的量。

9.根据权利要求8所述的系统，其中在所述待处理的废水中的所述合意的无机物质包括用于增加所述待处理的废水的电导率的物质。

10.根据权利要求8所述的系统，其中在所述待处理的废水中的所述不合意的无机物质包括成垢化合物或卤化物。

11.根据权利要求6所述的系统，其中在所述待处理的废水中的所述有机化合物的目标浓度是基于被所述电化学氧化反应器处理以将所述电化学氧化反应器的效率提高到目标值的在所述废水中的被调整的有机物质的量，所述目标值基于污染物去除率和操作所述电化学氧化反应器所消耗的电流和能量的量来确定。

12.根据权利要求6所述的系统，其中基于建模将所述分数比率调节为恒定值。

13.根据权利要求6所述的系统，其中基于所述待处理的废水流中的所述目标总溶解固体的监测值、基于所述待处理的废水流中的有机化合物的目标浓度和/或基于从所述系统中排放的废水的组成，连续地调节所述分数比率。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述待处理的废水流在其被供应到所述第一膜过滤装置之前首先被供应到均衡罐，或者在其被供应到所述第一膜过滤装置之前被首先供应到第一均衡罐并且进一步被供应到预处理单元。

15.一种用于通过膜过滤和电化学氧化的废水处理的方法，包括以下步骤：

a.将待处理的废水流供应到膜过滤装置，并且将在所述膜过滤装置中被处理的废水流从系统中排出；

b.将来自所述膜过滤装置的排出物流供应到电化学氧化反应器，所述电化学氧化反应器处理所述排出物流以从所述排出物流中仅去除特定的有机物的一部分，产生反应器流出物流并且从所述电化学氧化反应器中排出所述反应器流出物流；

c.将所述反应器流出物流的一部分作为再循环的废水流供应回到所述膜过滤装置，并且将所述反应器流出物流的其余部分作为反应器排放物流从所述系统中排出，或者将所述反应器流出物流的所述其余部分与在所述膜过滤装置中被处理的废水流合并以从所述系统中排出；以及

d.控制从所述电化学氧化反应器到膜过滤装置的所述再循环的废水流的体积与所述反应器排放物流的体积之间的分数比率。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，基于所述待处理的废水流中的目标总溶解固体、基于所述待处理的废水流中的有机化合物的目标浓度和/或基于从所述系统中排放的废水的组成，控制从所述电化学氧化反应器到所述膜过滤装置的所述再循环的废水流的体积与所述反应器排放物流的体积之间的分数比率。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述目标总溶解固体取决于无机物质的量和类型。

18.根据权利要求17所述的方法，其中在待处理的废水中测量的所述无机物质的量包括合意的无机物质的量和不合意的无机物质的量。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述待处理的废水中的所述合意的无机物质包括用于增加所述待处理的废水的电导率的物质。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述待处理的废水中的所述不合意的无机物质包括成垢物质或卤化物。

21.根据权利要求16所述的方法，其中所述有机化合物的目标浓度是基于被所述电化学氧化反应器处理以将所述电化学氧化反应器的效率提高到目标值的在所述废水中的被调整的有机物质的量，所述目标值基于污染物去除率和操作所述电化学氧化反应器所消耗的电流和能量的量来确定。

22.根据权利要求15所述的方法，其中基于建模将所述分数比率调节为恒定值。

23.根据权利要求15所述的方法，其中基于所述待处理的废水流中的总溶解固体的监测值、基于所述待处理的废水流中的有机化合物的浓度的监测值和/或基于从所述系统中排放的废水流的监测的组成，连续地调节所述分数比率。