CN1279651A - 电凝聚处理工业废水的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种藉电解以处理工业废水的方法,且更特别为用于清洗来自,例如工业锅炉中所回收的工业废水,或其它含污染物的废水,其利用电凝聚方法以与颗粒化学键结而改变颗粒于溶液中成为可从水中絮凝及分离的悬浮液。本发明亦关于一种进行该方法的装置及尤其涉及为此目的所使用的电解池污泥增厚气泡泵及澄清器。
Description
1．发明领域
本发明系关于一种藉电解以处理工业废水的方法，且更特别为用于清洗来自，例如工业锅炉中所回收的工业废水，或其它含污染物之废水，其利用电凝聚方法以与颗粒化学键结而改变颗粒于溶液中成为可从水中絮凝及分离的悬浮液。本发明亦关于一种进行该方法之装置及尤其是关于为此目的所使用之电解池污泥增厚气泡泵及澄清器。
2．先前技艺说明
本发明系关于一种以安全、经济、及使用者便易之方式以从流体中去除杂质之改良方法及装置。其它尝试在水纯化之技艺中提供改良者系以下述发明为代表。
在颁布给Bennett等人之USP3849281中，其揭示用于产生次氯酸溶液之垂直置放的电解槽。将蜿蜒路径加于欲处理之流体上的单元需要使用U-形板作为阴极，电流只施加于装置之外末端。该装置系分为一串联分开的电解槽单元；其不建构成可容易清洗或维修的单一电解槽单元。
在颁布给Stevenson之USP4124480中，其揭示一种含电解流体经过之蜿蜒路径，或部分蜿蜒路径的双极电解槽。其说明一部份蜿蜒之路径，当于板之一端上之流体流动停滞系藉沿路径以离开某些板之一端的信道以解除。该电解槽系用于自海水或其它盐水中电解生成氯。外板系皆与正电来源连接以作为阳极，而中心板系与负电来源连接以作为阴极。该装置可用于非本发明之其它不同的目的上，且不建构为特别易于拆卸维修及替换内部组件，因为每个电极系以个别O-环型式密封装置来固定，其必须在检视期间非常小心从电解槽组件中移除以避免损伤，且若损伤之时，则需要替换。
在颁布给Haas之USP4339324中，其揭示一有电解槽所组成之气体产生器，其使用串联电流路径及平行之流体路径。然而，该单元并无相似于本发明之功能与结构。
在颁布给King之USP4406768及4500403中，其揭示其它电化学电解槽，在该电解槽中，并无延伸于内室之整个宽度。然而，该单元使用串联电流及平行流体路径。
在颁布给Witt之USP5549812中，其揭示需要脉冲电流及蜿蜒流体路径之电解方法。一脉冲电流系用来导电并化学改变污染物以在欲处理之流体中形成絮凝物。在处理之后，絮凝物沉降于从流体中去除之槽。然而，该电池之构造系特别难以为检查及维修用的拆解。同时，流体路径在横跨电解槽内之每个板的不同方向上移动。
在颁布给Sullins之USP3964991中，其说明一种用于悬浮胶体粒子之电解絮凝(亦即电凝聚)的装置。该装置为圆柱型式，使用单一中心置放之电极以运作，且非常难以在过度使用后拆解清洗。
德国专利文献DE3641365C2为一种使用’电凝聚作用’以清洗及处理污染水的装置，及一种构造为一组串联电极之铁及铝板以藉由当废水通过该等板时以电解作用消耗的方法。电解方法(在此处之术语为’电凝聚’)可藉由在宽广之pH范围下、而不需添加化学物以浮滤来达成，并导致水之澄清或清洁。在电浮滤作用期间，金属在废水中氧化以形成沉淀物，乳胶系破坏，且油成份系转化为泡沫。实际上，藉由在阴极与阳极所形成电极板间的电解作用可在废水(电解溶液)中产生微细气泡。所释放之氧气可供氧化废水中物质。当气泡可在顶部产生泡沫床时，金属离子释入废水中系提供可使污染物掉落至底部的絮凝剂。一清洁水相形成于上部泡沫床及较重质成份的流体床之底部之间。在该特别装置中，铁及铝(其比铁要昂贵)系作为消耗电极材质。
如由先前技艺所说明，持续的努力以发展一从流体中移除杂质之改良装置。然而，没有先前技艺之努力是提供本发明所具有之益处。亦即，根据本发明之方法及装置则实质上与传统观念及先前技艺所设计的不同，且因此提供一使于流体中之颗粒杂质聚集一起以形成较大型颗粒的方法和装置，其中该较大型颗粒再藉后续较经济之机械处理以过滤去除；本发明之方法及装置系提供一排除数个密封垫之需求的电凝聚作用电解槽，易于拆解及清洗，利用可立即获得之组件及材料，容易制造，且使用最少之作用组件；且包括一比先前技艺澄清器更为有效的澄清器。另外，先前专利及市售技术并无建议如此处所揭示及请求之组件配置及构造的组合。
发明目的
本发明之目的为提供一种电凝聚系统以更有效地从废水中去除污染物。
本发明之另一目的为提供一种电凝聚反应电解槽，其使用容易制造且易移除之矩形板。
本发明之又一目的为提供一种电凝聚电解槽，其具有易制造、维修及移除之电极板，并可使废水串流经过。
本发明之又一目的为提供一种电凝聚电解槽，其含多个电解槽，使反应器即使在其中一电解槽无法运作时仍可运转。
本发明之又一目的为提供一于澄清器上游之容器，其使污泥沉降出并增厚，且污泥将可从容器底部去除以压实。
本发明之又一目的为提供一种与系统之澄清器流通的污泥浓缩机以从澄清器中循环污泥至污泥浓缩机以提供更有效的操作。
本发明之又一目的为提供一种有效，不昂贵低成本之泵，其可将废水从系统中之一容器移至另一容器中。
发明摘述
本发明系关于一种工业废水之处理方法，其利用电凝聚方法以与溶液中之分子／颗粒化学键结以改变分子／颗粒从“于溶液中”为“于悬浮液”中，如此可絮凝分子并从水中以包括重金属，染料，油，脂肪，溶剂，盐类等之污染物般分离。处理工业废水之电凝聚方法包括下列步骤：
a)将含容易絮凝及视废水之电解作用以沉淀之污染物的低压工业废水通过于电凝聚电解槽之电极间，该电解槽之设计为长使用寿命及容易维修；
b)藉直流电流使电极通电，将电解槽内之废水受到电解作用，藉此打断及化学改变污染物以改变在电解水中之污染物从于溶液中成为于悬浮液中，以形成可沉降的絮凝物；及
c)使用化学絮凝添加剂(若需要时)及一机械澄清器，将絮凝物从所得之清洁水中分离，该澄清器之构造可比传统澄清器所需要的更易于维修以更有效操作。
本发明亦关于一种处理废水之装置，其包括：一用于将废水移经电凝聚反应电解槽的泵；电解槽本身；一降低于澄清水中之气泡量的除泡槽；一具有絮凝物混合室之澄清器；一系列水平置放之不同长度的带槽板(slottedplate)，其可设计为沿循薄入口(shallow inlet)及陡斜出口壁信道，以终止于出口堰；及一凹板式压滤机以坚实用于弃置之经絮凝废料。
本发明之电凝聚反应电解槽具有亚铁电极板，其以藉横跨左及右电解槽壁之固定槽(holding slots)所固定的间隔以物理性置放而彼此平行。在另一设计中，电极板可为铝、碳或其它材质，其取决于所处理之废水。电解槽之电极板形成一废水的弯曲指引信道，当废水从电解槽入口移至电解槽出口时。所有其它流体信道系藉由与用于反应电解槽之外壁的邻接表面间之液态密封胶，例如硅酮机械邻接接触以密封。给予电解槽的电源系与每第十一板连接，其系藉由切入板并具有在电源连杆周围之不透水密封装置的槽及洞以连接至第十一板。可根据特定系统之设计参数以变化连接电压之电极板。
本发明之澄清器具有三个主要已经历电凝聚作用之废水的保留区域：絮凝物混合室，澄清器主体，及一出口堰。絮凝物混合室具有一位于底部的挡板(baffle)以去除夹带空气(通至澄清器之顶部)，并确保所通过之液体更彻底的混合。
澄清器之主体包括一系列不同长度之水平置放的带槽板；每个板之长度为其沿循澄清器底部壁之轮廓的薄入口及陡斜出口信道，其分别从澄清器入口引导至澄清器之出口。在板中之槽为不同大小，且提供选择更多或更少扰流沿流体信道之机构。
经澄清之液体系通过槽而至出口堰。落至澄清器主体之底部的固体系由操作员排出并通至压滤机，于此处坚实固体并移至适当弃置场所。
本发明之最重要特征系已大略叙述以为了可更了解随后之详细说明，及更了解对本技艺之贡献。因此，将于下述说明形成所附之申请专利范围标的之本发明的另外特征。对熟于此技艺者应了解，在修饰或设计其它进行本发明之相同目的的方法及结构之基础上，其可立即利用所揭示之特定方法及结构。该相等方法及结构不应脱离所附之申请专利范围的精神及范畴。
应了解本发明不应被下述说明图式中之组件的详细结构及配置之应用所限制。本发明能具有其它具体实施例及以不同方式实施和进行。在相同之精神内，此处所用之用语及专有名词不应被认定为限制用。
因此，本发明之目的为提供一种新颖之电凝聚方法及装置，其可为相对小的占地表面积。
本发明之另一目的为提供一种新颖之电凝聚方法及装置，其可容易且有效地制造及贩售，并可由立即可得之材料来制造。
本发明之又一目的为提供一种新颖之耐用且可靠构造之电凝聚方法及装置。
本发明之又一目的为提供一种新颖之消耗相当少量电力之电凝聚方法及装置。
本发明之又一目的为提供一种新颖之电凝聚方法及装置，其在有效使用寿命期间需要最少之维修。
本发明之又一目的为提供一种新颖之流体反应电解槽，其导致于流体内之颗粒杂质聚集在一起以形成可由随后传统机械方法以更容易分离的大型颗粒。
本发明之另一目的为提供一种新颖之流体反应电解槽，其可容易且有效地制造及贩售，并可由立即可得之材料来制造。
本发明之又一目的为提供一种新颖之耐用且可靠构造之流体反应电解槽。
本发明之又一目的为提供一种新颖之消耗相当少量电力之流体反应电解槽。
本发明之又一目的为提供一种新颖之流体反应电解槽，其可于相当低压及低速流体流动条件下以有效地操作。
本发明之又一目的为提供一种新颖之流体反应电解槽，其在有效使用寿命期间只需要最少之维修，亦即电解槽可在必要之拆解及清洗之前，运作相当长时间。
本发明之又一目的为提供一种新颖之废水澄清器，其可容易且有效地制造及贩售，并可由立即可得之材料来制造。
本发明之又一目的为提供一种新颖之耐用且可靠结构之废水澄清器，澄清器之电极板可在系统运转时，个别移除。
本发明之又一目的为提供一种新颖之耐用且可靠结构之废水澄清器，其不消耗电力。
本发明之又一目的为提供一种新颖之废水澄清器，其在有效寿命期间只需要最少之维修。
本发明之又一目的为提供一种新颖之废水澄清器，其可使操作员沿自澄清器入口至澄清器出口之流体流动信道来选择扰流之操作。
本发明之又一目的为提供一种新颖之具有挡板絮凝混合室之废水澄清器，其可以所添加之絮凝剂化学物以更彻底地混合部分清洁之液体，而同时从液体中去除夹带之空气。
本发明之又一目的为提供一种新颖之具有徐缓倾斜之流体流入信道及陡斜之流体流出信道的废水澄清器，每个可更有效地从部分清洁之流体中分离经絮凝之物质。
本发明之又一目的为提供一种新颖之废水澄清器，其具有多个操作者可选择之排出洞的位置。
图式简单说明
本发明之上述特征及目的将由下列发明详述及所附之图式而更清楚明白，该图式为：
图1为本发明之凝聚方法的概要方块图。
图2为本发明之电凝聚反应电解槽装置的立体装配图式。
图3为与本发明之电凝聚反应电解槽装置连接之正电极的详细图式。
图4为与本发明之电凝聚反应电解槽装置连接之负电极的详细图式。
图5为通过本发明之电凝聚反应电解槽装置之电极板的流体流动信道之横剖面图。
图6为本发明之机械澄清器装置之透视图。
图7为本发明之机械澄清器装置之入口及出口部分的剖面侧面图。
图8a，8b及8c为在本发明之机械澄清器装置内的阻挡(blocking)板之透视及侧面图式。
图9为在本发明之机械澄清器装置内的阻挡板及凹口(凹口)之剖视侧面图。
图10为在本发明之机械澄清器装置内的排放机构之透视图。
较佳具体实施例说明
现参考图1，可看到废水110经由收集槽阀115(其必为开启)，废水泵130，及废水管120以从废水收集槽110泵唧至电凝聚反应器单元140。废水110亦可在其产生时直接由其它制程(未示出)取出，以代替来自废水收集槽110。典型为隔膜型，低压，低体积单位之泵130系设计为废水110可在每一时间间隔内送入反应器单元140之入口为固定体积之压力下操作。
反应器单元140可包括单一电凝聚反应电解槽，或一系列该电解槽，其取决于在废水110中之颗粒废料之数量及组成。存在更多废料，利用多个电解槽为更有效，并可以一串联连接之流体路径来操作。整流器150可从适当电源160中获致交流电，整流之，并对反应器单元140之电输入接头(electrical input terminal)提供直流电。所需之电压及电流系取决于欲处理之废水体积，污染物之类型及浓度，及反应器单元140之物理尺寸。为提供均一消耗，来自整流器150之电压系每二十至三十分钟反转。典型地，对单一25gal／min之反应器单元140，于25volts下只需要150安培。此与先前技艺之电解槽相比时，其于相同之电压及流速下时却需大约600安培。当然，若在串联之流体路径中使用数个电凝聚电解槽，则整流器150可并联至每个电解槽之电输入接头，或可对每一电解池应用个别之整流器。在本说明之剩余部分，将说明反应器单元140为只包括单一电凝聚电解槽。
现参考图2，可看出反应器单元140包括数个消耗金属板670，其最常由铁或热轧钢所制成。亦可使用铜，碳，铝，浸渍金属之塑料，陶瓷，及其它于电解作用之影响下可或不可给予离子的材料。板670系典型地以大型表面积彼此平行之方式以垂直堆栈的配置来放置。连接至电源之板系为具有为薄板674之中间板的厚板672。在图3及图4所示之配置中，每一第五板系连接至电源且为厚板672。剩余之板则所有为薄板674。电源板为较厚之因系因为其更易与溶液中之污染物结合且藉此比其它板更快磨损。在每个板672及674间存在空隙。在一显示为25gal／min之反应器单元中，较佳为总共46个板670。
板670亦可放置为大型表面为非平行(亦即收敛、发散，或平行与非平行配置之组合)。相信非平行之配置可提供于废水110内之废水成分更完整的电凝聚作用，其导致扰流增加并改变每个板670之表面上的电场。于说明中，在图式中并无显示非平行配置。
图3及图4系显示分别连接至反应器单元140之正及负电输入接头。参考图3，每个连接点系对称，来自直接与正极接头615连接之整流器150的正电压系藉由电源柱螺栓(power studs)635以通过反应器单元顶板630，且藉由自顶部电极650开始(自反应器单元140之顶部之第一板670计算)之一连续的正电接头连杆(connector links)645以施加至反应器单元140之主体内的第一，第十一，第二十一，第三十一及第四十一板670。可根据所欲之结果以改变接头之配置。藉由连接不同板可产生不同之电压梯度。
相似地，参考图4，负整流器150电压系直接连接至负接头电线617，通过底板640并藉由负电柱螺栓637以连接至底部电极660(从反应器单元140之底部第一板起算)。负电源供应电压系然后藉由于底部电极660开始之一系列负电接头连杆647以施加至反应器主体内的第十一，第二十一，第三十一及第四十一板670。假设板670为平行配置，由整流器150所提供之电压系于异极性之板间以平等均分。于板间之电压可藉由改变电源接头间之板的数目以变化。
如图5中所说明，废水110如薄膜般地以蜿蜒路线通过板间的空隙。密封装置655，较佳由胶乳软管或相等材质制成，可确保不透水密封存在板670之间。非所有板670需要直接连接至电供应源；实际上，在全部46个板670中只有10个厚板672为连接。在此配置中，每个板670比邻近板670要更为正或负，其导致在邻近板间电压之差异，经由废水110之导电以施予电压及电流在板间之空间上。整流器150系在可选择之间隔下，较佳为二十至三十分钟对电极板反转极性，以确保板腐蚀之均一速率并清洁不欲之气体及其它沉积物之板。藉由电源柱螺栓635及637，以及电连杆645与647以直接连接至整流器150的板672，系与大约1／4’’厚之板674相对而为大约3／8’’厚，且不直接与整流器150连接。直接连接之厚板672比板674更快腐蚀，在厚度上之变化使得在全部反应器单元140中提供更为均一之耗损，及更长操作使用寿命。
参照图2，具有开放侧板600，封闭侧板610，顶板630，及底板640之反应器单元140系由大约2．0’’厚聚氯乙烯(PVC)材质所制成。亦可使用其它具有所需之刚性，抗压之液体密封能力，及当曝于欲清洁之流体时为非腐蚀性之非导电性材质。反应器单元140之构造可避免废水于开放侧板600上之板670间泄漏，侧板600系当板670安装入槽605时而与其紧连接触。反应器单元140之构造可藉似置于每个板之一端上的槽以排除在每一封闭侧板610上的相似溢漏，并容许流体于每一板之相对端上的开放路径，且因此界定弯曲之路径。顶板630及底板640及封闭侧板610系简易地栓上开放侧板600。一般密封材料施于接触面上以助于反应器单元140之不透水，因为只需要低压流体流动以使反应器单元有效运作。可被使用之一般密封胶为硅胶形式之密封胶。先前技艺之单元可于假设固定体积，高压流体流动(例如60psi)为所欲下以运作。实际上，以低压(例如10-20psi)，低体积流率，可从废水110中使每单位体积移除更多废料。此亦可使反应器单元140比前述之先前技艺反应器电解槽单元以更低之能量来操作。低能源操作及低压，低体积流动之组合亦可降低所需维持反应器单元140有效运作之维修费用。具有相似体积处理性能之先前技艺之电解槽可在需要清洗之前，以大约40-60小时来运作。本发明已在降低操作效率被注意之前，操作超过400小时。
反应器140之正规维修及清洗可因前述构造以简化。操作员只需从开放侧板600中拆下封闭侧板610以直接接近所有消耗电极板670。除了0-环，可使用一薄层之黏着性衬垫材质，较佳为RTV，使反应器单元140将RTV散布于封闭侧板610之边缘并栓入开放侧板600上而在组装。
在废水110于反应器单元140内之反应后，系经由排放管170以排入第一处理容器180。(参见图1)若与连续流动比较下而以批处理废水110处理，则监测于第一处理容器180之浮动开关190将于第一压力容器180充满时，停止泵130。操作员可藉手动改变收集槽阀115，除泡阀222，及再循环阀224及批次阀225之阀设定(亦即开启或关闭)以选择部分经处理水的最后目的地。
在通过反应器单元140后之经充分处理之废水110将藉由经处理之废水管220及开启之除泡阀222(再循环阀224及批次阀225必须关闭)以将经处理之水205直接排放至除泡槽200。需要进一步电凝聚处理之废水110系藉开启之再循环阀224及批次阀225，再循环管240，及泵130以从第一处理容器180中再循环至反应器单元140。在此例中，将关闭收集槽阀115及除泡阀222。为提供额外之处理容积，可使用数个收集槽180以在废水110经由反应器单元140而处理及循环时用来暂时储存。亦即，可提供额外之管线及阀以于反应器单元140及第一处理容器180之间连续循环，或其可提供用来于第一处理容器180与第二处理容器之间进行批次再循环之第二处理容器(未示出)。在经由槽／阀／管线选择之模式以连续处理，直到废水110在经处理之废水205将送入除泡槽220之时为完全处理。
在除泡槽200中之搅拌器210系搅拌经处理之水205。捕捉于经处理之水205中之气体系藉此逐出，并使去气水往除泡槽200之底部沉降，于此藉接近除泡槽200之底部的溢流管230，将去气之水往溢流管230上升以离开槽并进入连接之除泡溢流堰325。
在经处理之水205离开除泡溢流堰325并通向澄清器250之前，可经由絮凝槽310，絮凝管320，及絮凝泵330以添加少量之化学絮凝剂至经处理之水205中。当水从除泡溢流堰325往下移动，且然后水平地经由除泡管235以至澄清器250之絮凝混合室710时，较佳为阴离子聚合物，或熟于此技艺者所习知之相似配方的絮凝剂系与经处理之水205中之额外之颗粒与金属离子聚集。当然，添加凝剂有助于废料之更快速的凝聚，且不一定被需要来影响本发明之处理。在藉絮凝作用以从流体中移除废料的经验技艺中，尤其是关于重金属废料成分，可立即决定化学絮凝剂添加至废流中需求量，其是取决于存于经处理水205流中之所量测之个别废料成分量。亦即，将发生废固体之横向凝聚及絮凝，且对即使没有添加化学絮凝剂时，对处理目的亦为足够。
参考图6，7及9，可看出本发明之经改良之澄清器250。消泡管235传送流体110至于挡板720下的澄清器250。在澄清器250之凝聚混合室710之底部上的挡板720系确保完全混合并从流入之液体，通过之气泡，泡沫及空气中去除任何经夹带之空气至室710之顶部并在不扰乱于絮凝混合槽710中之缓慢移动之经凝聚物质下，以经由气泡管237而回至除泡槽200(参见图1)。当液体填充絮凝混合室710及经凝聚之固体倾向于沉降，在所有液体及经凝聚之废料必须通过之凝聚混合室710之底部将形成一浓密之凝聚床，并确保于流入之液体，絮凝剂及经凝聚之废料间适当的接触，以更能移除所有可得之金属颗粒及离子。
流入絮凝混合室710之经处理之水205系溢流至澄清器之主要凹槽730。为了将由下落之凝聚颗粒所导致之扰流降至最小，澄清器主要凹槽730在入口处有一浅斜面740，及一陡斜之出口斜面750以助于确保经凝聚之废料将不会接近澄清器出口堰770。浅斜面740将相对于水平为45度或更少，而陡斜出口斜面750将相对于水平为大于55度。如显示于8a及8b之数个阻挡板760将于彼等之间以一预定水平间隔从澄清器主要凹槽730之顶部垂直悬挂。板760有不同之长度，以致于每个板之底部将到达澄清器斜度740及750，及排出口780之预定距离内。每个板760于澄清器之全宽间延伸，且每个板包括三个主要组件：板壁790，槽顶800及吊板(plate hanger)810。壁790形成每个板760之主要部分，且其设计为避免流体于槽顶800之下水平移动，并且产生当经处理之水205从澄清器絮凝混合室710中流入澄清器出口堰770的静止区。
槽顶800界定槽820之高度，其延伸入接近于每个板壁790之顶部的澄清器之全部宽度。槽顶800之设计可用于任何三个位置上，参见图8c，且其设置为垂直屏障，或具有导引或拖曳之角度。槽顶800之方位系基于下述以作选择：欲分离之固体之特性，及在每个槽820之尾波处所欲之扰流量，产生通过槽820之中间量扰流之垂直配置822，产生通过槽820之更多扰流之导引配置824，及产生通过槽820之最后扰流之拖曳配置826。
一对板吊耳805与板壁790及其相对应之槽顶800扣在一起。在壁790与槽顶800间之连接系决定凹口820之高度，及高于澄清器斜面740及750及排出口780之阻挡板760之配置的高度。吊耳805将板壁790连接至槽顶800以致槽顶800之上缘穿透经充填之澄清器250之液面775之上。安装于澄清器主要凹槽730之顶部之吊板810上的一系列固定槽815系安装个别板吊耳805，并决定于阻挡板760间之间隔，及固定阻挡板760为垂直排列。
一示范性尺寸为10gal／min之澄清器包括一大约介于329至340加仑容积间之澄清器主要凹槽，19个阻挡板，每个具有槽820之开口，其大约为3／4英时高及44英时宽。每个阻挡板760以距下一个阻挡板760为大约2．9英时为间距，且总板壁面积为大约119．125平方呎。絮凝混合室710应能包含大约43加仑之流体。
当经凝聚之固体及经处理之水205自澄清室絮凝混合室710移出，通过澄清室主要凹槽730，以至澄清器之出口堰770，其通过藉连接于板壁790，板吊耳805及槽顶800之间的板760中所形成之个别槽820。重物质(亦即经凝聚废料)倾向于掉落于槽820之下并持续至澄清器250之底部，以静置于澄清器排出口780。浮滤物质系藉沿絮凝混合室710至出口堰770之路径上的每个连续板之槽顶800以阻挡。浮滤物质系保持为浮选的，其系藉浮滤物质之倾向于浮于槽820上之流体中，直到其具有足够质量与密度以倾向于掉落至，然后低于阻挡板760中之槽820之液面下。经处理之水205系连续地水平移动，直到通过出口堰770，并至排出管300。
现参见图10，可看出六个排出洞840位于排出口780，并以相同间隔横跨于澄清器880之宽度。七-位置滑阀杆850容许操作者选择那个洞840将被用来移除经选择之固体，其系藉以移动铰式组件785而滑动排出盖860以通过排出口780以曝露出交替阀洞870，并容许所掉落之经凝聚废料持续地经由单独选择排出洞840以落至澄清器底部880。六个阀杆850之设定将作用为开启单一排出洞840，而第七设定将于同时开启六个洞840。
必须落入澄清器底部880之经凝聚固体然后将经由固体管260及压滤机泵以泵唧至凹板式压滤机280(图1)。压滤机280之操作则不论是否在压滤机中有充足固体以有效分离，其如由操作者依熟于此技艺者所决定。压滤机泵270充填压滤机280之室，直到停留之固体导致泵唧压力增加至预定量，如由压力计290量测一段预定时间。对2．5立方英呎之容积的压滤机之典型压力及时间为40-100psi及60秒。当这些设定达到，物质不再自澄清器250泵唧至压滤机。关闭泵270，且使用空气供应源340以在预定压力下，引入一段预定时间之空气至过滤器压滤机280以迫使残留液体离开压滤机280。对2．5立方英呎容积之压滤机之典型压力及时间分别为40psi及30分钟。一旦压滤机280之室已经充填，则过量液体将除去，可开启压滤机280以排出所累积之固体。
虽然本发明已以特定具体实施例说明，该说明并不是要构成限制之意。所揭示之本发明具体实施例及另外具体实施例之各种不同的修饰将在熟于此技艺者依本发明之说明而更清楚明白。因此，所附之申请专利范围应涵盖本发明之范畴内的各种修饰。
图11至20将说明申请人于本发明中之另外较佳具体实施例。反应器之另外较佳具体实施例(图11至15)与前述图中之具体实施例有所不同，在其它事务所不同之处为电源柱螺栓之位置，多个电源柱螺栓之使用，及使用单片”电源柱螺栓接头连杆”。在较先之具体实施例中，可观察到电源柱螺栓从顶部至底部进入反应器以另外使电源板带电，产生一叠堆之正及负之带电板(在其之间具有中间板)，其将使废水经由电磁力以流动，以导致废料从溶液中成为悬浮液。在所揭示之具体实施例中，申请人使一叠堆之板另外带有正及负电，但使其经由电源柱螺栓接头连杆或其它以来自一或两个侧板或来自侧板与顶及底壁之电源接合机构以带电。
再者，从先前具体实施例可看出，板以串联带电以致于在任一带电板断路或连接板之电源柱螺栓接头连杆之断路将使单元失效。申请人现今之具体实施例系提供多个电输入点以分开安培，若在单一电输入点内之任何线路中断，则反应器中之额外电解槽将使单元运作。
在对先前具体实施例作改变并说明于图11至15之另一较佳具体实施例中，为可整合电源柱螺栓及接头连杆且经整合之单元系凹入一或多个侧板之内壁上的缺口。此使电源接头连杆置于未连接之板周围外，藉此消除在先前具体实施例之板中以机械制作凹口或钻洞之需求(例如参见图2)。此将使制造板较为容易并易于更换。
参见图11至14，电源柱螺栓接头连杆现直接通过侧板以至带电板。该结构提供多个电输出点给反应器。电源板系长于中间板以能进入侧板之缺口部位。然而，较长电源板仍具有钻于接至接头连杆或电源接合机构之小洞。
应注意在板间不在需要密封及绝缘器(例如参见图3，组件655)。再者，应了解在图1至15中显示对反应器之另外具体实施例的所有数个益处。一益处为藉简化板之制造以降低反应器之制造成本。同时，新具体实施例增加性能或藉提供多个电输入点以增加反应器之电能输入，并改良可靠度。
图11说明申请人本发明之另一较佳具体实施例，其具有使用及维修反应器之特征优点，而在先前图1至10中之具体实施例并未说明。具体实施例亦具有安装于电源接合机构上之侧壁。因此，不需对所有板刻有凹口或于板间使用绝缘装置。实际上，只需要在电源板中钻一用于固定之洞，在此处螺栓将连接电源板与接头连杆(除了下述标注)。此比先前技艺所需要的为一简单任务。再者，反应器装置及维修系较简单，并藉从废水流中移除阻塞物以消除反应器生垢的机会。将参照下述说明书以说明其它优点。
图11为部分电凝聚反应器单元之部分剖面侧视图，其显示于单元内的数个电解槽。参照图11，可看到反应器单元使用电源接合机构1008以连接电源至某些板以使其带正电而其它板则为带负电。可观察出所说明之电源接合机构包括一电源柱螺栓1008a，其系由导电体所组成并典型地覆盖有一适当绝缘体并通过侧壁以接合至接头连杆1008b，其一般为导体并典型地可横向安装至电源柱螺栓。应注意经由一适当之固定器1008c将电源柱螺栓及接头连杆接合于一起。接头连杆之两臂之每个移动端系位于电源板672a(为正或负)，其经由使用电源板固定器1016以接于电源连杆之末端。
说明于图11中之反应器单元系由第一对相对侧板1010所组成，该第一对相对侧壁具有一相似尺寸之侧壁1010a及第二侧壁1010b并且每个具有彼此相对之内表面。参见图11，在两个相对侧壁之内表面上的壁包括一界定用于电源柱螺栓之缺口1018(亦参见图3)及一界定将接头连杆插入侧壁之内表面的缺口。藉由在相对侧壁之内表面上提供缺口以用于接收电源接合机构1008，可使用不需经由先前具体实施例所说明之板所需要的凹口，缺口或洞的矩形板。此容许使用不需与接头连杆接合之板以仍接合于侧壁之其它部分。确实，注意观察图11，将看出中间板(未带电)可延伸入缺口，但不与接头连杆之表面接触。接头连杆之表面可涂覆上一绝缘体，俾使内表面不与其接触，而不会接受电荷。
图12说明一电源接合机构1008之另一较佳具体实施例，该另一具体实施例是以单一片组合电源柱螺栓／接头连杆(“电源柱螺栓接头连杆)1009为特征，其通常为T形并由具有PVC或其它绝缘涂层之铜所制成。在一T形构造中，组合电源柱螺栓接头连杆1009包括一电源柱螺栓臂1022及第一电源板连接臂1024以及第二电源板连接臂1026。图12亦说明第一对相对侧壁1010之一或两个侧壁包括一电源接合机构缺口1018，以及一界定能量接合装置缺口之壁1020之模式，以容许插入缺口之电源接合机构，其容许在反应器单元中使用未有凹口之矩形板。
图12说明使用一避免流体泄漏出反应器之装置，于此电源柱螺栓臂1022系通过侧壁。特别地，图12说明使用压缩配件1028，其包括一可穿透之侧壁接合组件1028a以适当地接合已为接受压缩配件而穿透之侧壁。部分穿透侧壁接合组件延伸入侧壁之表面上，可放置-O环1028b及垫层1028c于O-环上。压缩帽1028d系安装于O-环及垫层上，且穿透性地接合于穿透侧壁接合组件之曝露表面上并向下压紧于垫层及O-环上，其将导致O-环以流体密封形式以与电源柱螺栓臂1022之侧壁密封以避免流体从电解槽中泄漏。
图13说明一反应器单元140a之另一较佳具体实施例，其中该板较易于机械制造并易于移除，但仍容许液体从反应器之一端串流至其它端，同时通过多个电解槽(一定义为正电板及相邻负电板，并包括于其间未带电之中间板的电解槽)。图13中之组件670a系指在反应器内之所有板(带电或中间)。在另一具体实施例中，可具有邻接于反应器单元之顶或底壁上并经由来自顶端或底壁之电源柱螺栓以带电的电源板672a’。未带电之中间板系指为674a。
图13提供一电源接合机构缺口1018于第一对相对侧壁1010a之壁上的内表面上之另一图式。亦可见相对侧壁之内表面如何具有板接合凹槽1019以接收部分板670a之边缘，其如图11所标注，电源接合机构比未带电板674a之板接合凹槽1018要深，同时带电板之凹槽必须够深以使板与接头连杆固定并仍维持一所有通过侧壁之路径之直线边缘。再者，可参见图13，亦有在内表面上刻有凹槽的第二对相对侧壁1030以使板760a滑入反应器。
说明于图13为两件电源接合机构(其具有固定于横向接头连杆的电源柱螺栓)。但亦可使用单一片之电源柱螺栓接头连杆。再者，可看到电源柱螺栓1008a及接头连杆1008b装入电源接合机构缺口1018，而全部单元系以先前具体实施例所述之固定器以固定在一起。一用于密封壁之另外具体实施例将包括于固定器洞之内的内周围上的O-环凹槽1121，以用于放置压缩组件112A以在压紧于一起时与侧壁密封。
图14a及14b揭示一第二对相对侧壁1030之内表面前视图及一相同侧壁之剖面侧面图，该两图均说明一连续交错之板接合凹槽1019，其意指凹槽交错地具有开口端1032及一封闭端1034，如此其可接收平板并维持平板彼此平衡，但在封闭端1034上系提供一间隙于板之末端及流体可通过之邻近侧壁之内表面间，其以连续与蜿蜒之方式从反应器之一端至反应器之其它端以便通过板。可看到某些板接合凹槽1019为带电板接合凹槽1019a，其可比邻近未带电板及结合板接合凹槽要厚。
图15a，15b，及15c为申请人另外较佳具体实施例之各种不同具体实施例。在图15a中，多个电源接合机构系用于相对侧壁，此处，电源接合机构自一及其它侧壁上脱落以在反应器内提供多个电解槽，每个电解槽在适当之板间具有两个未带电板。
在图15b中，多个电源接合机构系于相同侧板上并交错(重叠)。具有在相同侧壁上之重叠电源柱螺栓之构造需要带电板之切口，于此发生具有未接合电源接合机构之重叠。该具体实施例具有多个电解槽及多个接合装置以在每一电解槽中提供具有单一未带电板之多个带电板。
图15c为于图13中之申请人反应器的具体实施例之详细说明。在此具有总共46个板，其具有为带负电之顶板(经由在顶壁之电源柱螺栓)及为带正电之底壁(经由在顶壁之电源柱螺栓)。在每个相对侧壁上脱落电源柱螺栓以产生总数为9个之电解槽，其在电解槽之每个带电板间具有四个未带电板。
图15A或B不需要代表完整反应器；其代表将具有超过40个板之部分反应器。因此，反应关于电解槽及电源接合机构之数目的特定数量系如图式所指，但不需要反应出完整反应器之数量。再者，图15A至15C只为施行申请人本发明之数个不同构造。再者，可使用数个不同之材料以制造该等板。
新图16系揭示申请人本发明之另一较佳具体实施例，其具有先前所揭示之具体实施例的数个优点，且亦包括单一气泡泵以用于自系统之一容器中泵唧流体到另一容器。
在图1之具体实施例中，应注意废水离开除泡槽并进入澄清器250。污泥自澄清器之底部进入压滤机以去除水。在图16中，申请人另一较佳具体实施例引导废水110自除泡槽到称为污泥浓缩机的容器中，其将使污泥浓缩并沉降以累积于底部以从容器排放至压滤机，而非从澄清器排入压滤机。
再者，如图16所说明，污泥浓缩机系于澄清器之上游。水进入污泥浓缩机1100，于此污泥沉降于底部以经由管线机构1120除去至压滤机中。具有经去除之悬浮颗粒之废水将自污泥浓缩机之顶部附近离开以进入澄清器。污泥亦将累积于澄清器之底部附近，于此以经由单一气泡泵1112或传统类型之泵的使用，将污泥循环至污泥浓缩机1100。
该系统容许澄清器维持其中之流体为固定液面，在当污泥藉由泵1112之作用以排出回至澄清器之底部，污泥将以低于如图16中所说明之污泥澄清器之废水流体的表面下而回至污泥浓缩机中。与澄清器成回路之流体通过的污泥浓缩机的另一优点为在澄清器中具有较少之扰流及比使用单一澄清器更有效率，并使来自污泥浓缩机之过量水进入污水管，而非再次经由整个系统，除非另外有需要。
图17A及17B说明申请人之流体流通之污泥浓缩机1110，气泡泵1112，及其与澄清器接合的另外特征。特别地，图17A及17B说明气泡泵1112之使用，其包括空气压力空气源，例如一得自Craftman目录号码16212以经由电磁线圈或其它切换机构1116以将空气经由位于大型，典型为刚性之载运流体管1119内之内部空气管饲入空气，该流体管1119为大型管并插入或接近具有底部端开启之澄清器的底部。内部管1118经由大型管1118以自压缩机或高压源1114载有空气，并导致在接近污泥室之底部的大型管之点上具有气泡。气泡将在大型管中上升，降低在环内之流体柱的重量，导致流体在管1120及管1118之环间上升并通过十字管1120以进入回流管1124，并经由或接近具有空气逸离出空气出口1126之污泥浓缩机之底部。污泥系已如图1所示之从澄清器之底部抽出的方式从污泥浓缩机之底部抽出。
图17A显示气泡泵之底部端的另一详细图式，其中自内部载运空气管所释放之气泡系在内部管及外部管之环间上升以产生一向上流动之水流。应注意空气管1118之开口端终止于管1120之开口端上。申请人亦发现气泡泵比传统泵使用较少能量，亦可在澄清器及污泥浓缩机间移除充足体积之水，且确实可在系统需要从容器中移除流体之处来使用。
图18A至18C说明申请人之污泥浓缩机。申请人之污泥浓缩机为一当澄清器与回流泵一起使用时，使污泥沉降于除泡槽及澄清器间之废水流间以使污泥沉降于污泥浓缩机之底部而非澄清器，并促进澄清器之效率，且使澄清器中之流体维持于一固定液面。图18A及18B说明使用具有数个洞之独特的筛1130之污泥浓缩机1110。在入口1132，水自除泡槽流入污泥浓缩机1110且污泥经由筛中洞以沉降出。筛之作用为分离，或有助于分离，由除泡槽流入之废水所产生之扰流将于筛之上产生一扰流”作用”区域并且于筛之下产生一较少扰流之”静止”区以增进沉降处理。污泥将经由出口1134以从污泥浓缩机之底部排出并输送至压滤机。邻接于污泥浓缩机之溢流堰1136有助于确保水从污泥浓缩机之顶部附近排出，此时水比低于该点之水典型包含较少之颗粒。为了清楚之目的，气泡泵并无显示于说明中。
图19A及19B说明壁夹紧机构1300，其可容易地松开第一组相对侧壁以永久性固定并密封于顶，底及第二组侧壁上-为了周期性维修，可容易地滑动板入及离开反应器。该夹紧机构之设计可比解开所有侧壁固定机构要简易。如所了解，松开在先前具体实施例中所提之所有侧壁固定机构需耗费一些时间。
壁夹紧机构1300包括第一部份1310A及第二部分1310B，该两个部分为相似之设计，其以下述方式彼此接合。该两个部分皆具有门框架部份，前门框架为1320A且后门框架为1320B。如由图19A中所示，门框架部分一般为在一端具有铰链1322A及1322B与一在其它端之系杆接收托架1324A及1324B。铰链接合门框架部分之顶部及底部并横向连接至数个系杆1326。系杆将系杆端上之门框架上之缺口1328接合，以与具有固定器1331之铰链相对以固定入系杆之穿透移动端。
邻近于门框架之侧壁可包括一固定框1330，其以图19A及19B之方式与系杆接合。再者，应注意可在铰链点上铰接系杆以助于从固定框中松开系杆，其系藉一旦螺母或其它固定器1331被松开时以折叠离开(参见图19B)。
因此，申请人提供一更为方便之方法以固定两侧为四个刚性壁(顶，底，及两个相对侧壁)，以使藉由移除第一组相对侧壁以更易于进入内部(具有电源柱螺栓)如此可在不需松开太多固定器下即可移除板。
虽然本发明已以特定具体实施例说明，该说明并不是要构成限制之意。所揭示之本发明具体实施例及另外具体实施例之各种不同的修饰将在熟于此技艺者依本发明之说明而更清楚明白。因此，所附之申请专利范围应涵盖本发明之范畴内的各种修饰。
Claims (15)
1．一种与电源接合的电凝聚废水反应器，其特征在于：该反应器包括：
一矩形外壳，其包括第一对相对侧壁及第二对相对侧壁，顶壁及底壁，该外壳的每个壁是由非导电，单一组件及具有内及外表面的所有壁所组成，
数个矩形电源板，以用于与外壳的至少某些侧壁的内表面滑动接合，
电源接合机构，其与该外壳及某些该矩形电源板一起协合运作以接合板至电源而使其带正电，及使其它该矩形电源板与电源接合以使该电源板带负电，
数个矩形未带电板，以用于与外壳的至少某些侧壁的内表面滑动接合，
与顶壁及底壁共同运作的机构以提供废水通过流入及流出反应器的信道，
其中，反应器中的所有板是维持为以彼此，及该外壳的顶壁及底壁平行的关系并与彼等但非该外壳的所有侧壁接合，以在每个板及不因此接合的至少一侧壁之间提供一间隙以使废水串流通过反应器。
2．根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：其中第二对相对侧壁的内表面是刻有凹口以从反应器的交替侧边接收带电板与未带电板。
3．根据权利要求2所述的反应器，其特征在于：其中该外壳的内表面包括一界定缺口的壁且其中该电源接合机构包括数个电源柱螺栓接头连杆以插入该外壳的内表面上的缺口。
4．根据权利要求3所述的反应器，其特征在于：其中每个电源柱螺栓接头连杆包括一臂以用于接合电源及电源板连接臂，其的尺寸可用于以与其它板的放置有关的间隔下而连接至矩形电源板。
5．根据权利要求3所述的反应器，其特征在于：其中至少两个缺口是在该外壳的第一对侧壁的侧壁的内表面上，且其中电源接合机构包括大小可插入每个缺口的电源柱螺栓接头连杆。
6．根据权利要求3所述的反应器，其特征在于：其中该电源接合机构包括至少两个电源柱螺栓接头连杆且其中第一对相对侧壁的第一侧壁包括用于与至少两个电源柱螺栓接头连杆接合的缺口。
7．根据权利要求2所述的反应器，其特征在于：其中每个顶壁及底壁包含一缺口以用于使电源柱螺栓通过，且其中第一相对侧壁的至少一侧壁包括至少一缺口可用于接收电源接合机构。
8．一种用于从废料流出物中去除污染物的电凝聚系统，其特征在于，该系统包括：
用于收集该含污染物的废料流出物的机构，
与该收集机构流通的反应器，其用于接收含该污染物的废料流出物，该反应器于其中具有数个大致上平行电解板，该电解板具有数个其间散布数个中间板的正及负板，
用于于正及负板间施加电压并与该正及负板连接的电压来源，该电压导致该污染物与该电解板反应以在该废料流出物中改变污染物于溶液中成为于悬浮液中，
连接电压来源至带电板的连杆，
用于从该反应器中接收该废料流出物及污染物的除泡槽，
在该除泡槽中的搅拌器，其用于搅拌该废料流出物以使空气被捕捉于其中并上升至表面及逸离的，
污泥浓缩机，其用于从该除泡槽中接收废料流出物并包括一使流出物从其中溢流的机构，及
一用于自该除泡槽接收该废料流出物及该污染物的澄清器，其可使废料流出物及污染物沉降至该澄清器的底部附近。
9．根据权利要求8所述的系统，其特征在于：其进一步包括一置于该除泡槽及该澄清器间的污泥浓缩机，并包括一用于输送污泥从澄清器的底部到污泥浓缩机的机构。
10．根据权利要求9所述的系统，其特征在于：其中该用于输送的机构进一步包括一气泡泵，其用于传送累积于澄清器的底部附近的废料到污泥浓缩机，并进一步包括一接合于污泥浓缩机的底部的机构以用于移除所累积的污泥。
11．根据权利要求8所述的系统，其特征在于：其中该反应器具有一可开启的外壳，其可藉开启相对侧以移除电解板，该电解板是维持于用于滑入或滑出的该外壳的槽中。
12．根据权利要求8所述的系统，其特征在于：其中该中间板及该正及负板的改变可藉该反应器的该相对侧的开口及，在切断可接收该电压来源的连杆之后，沿该槽滑动该电解板并定位的，其中该电解板是运转于该电凝聚系统的操作期间，且数个中间板及该正及负板是由欲从该废料流出物中移出的该污染物的类型而定。
13．根据权利要求8所述的系统，其特征在于：其中该电解槽板可在厚度上变化以致正及负板将如中间板以大约相同的时间被腐蚀。
14．根据权利要求9项的系统，其特征在于：其中该污泥浓缩机包括一在内管下的筛。
15．一种用于从废料流出物中移除污染物的反应器，其中电压来源可连接至该反应器，其特征在于：该反应器包括：
一非导电的外壳，
平行槽，其切入该非导电外壳的第一相对壁的内部，
位于该平行槽中的电解板，
一用于连接数个该电解板到该电压来源以于该电解板间产生电压的机构，其它该电解板是与该电压来源及分布于连接该电压来源的该电解板之间隔离，
该非导电外壳的第二相对壁，其与该第一相对壁连接以形成用于该反应器的密封容器，
位于该第二相对壁及该第一相对壁之间以形成该密封容器的密封装置，
一用于接收该废料流出物及该污染物到该反应器的第一端的入口，
一用于在该废料流出物已循环经由反应器的该电解板之后，从该反应器的第二端排除该废料流出物的出口，
与该电压来源及该分散隔离的电解板连接的该电解板的数量及间隔是由含在该废料流出物中的该污染物的类型而定，该污染物与该电解板反应以自于溶液中改变为于悬浮液中。
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