CN1324769A - 废水处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于从含有污染物的水源中分离污染物的方法和装置。该方法包括使用溶于水系统中的高能氧化剂。气体在贮水器内溶于水溶液中,并且贮水器内的压力是可控制的。这使得溶解的氧化气体与污染物最大接触。一旦被氧化,贮水器的出口就被调节以形成液压空化,诱导形成泡沫,而泡沫把絮凝物从水溶液转移到分离相中。也可在该操作中加上电凝法。这包括使用置于含有氧化剂的贮水器内的电絮凝池。通过提供电极并使电极暴露于水流,水溶液中的污染物既可以被氧化,也可以被降解,并通过溶解的气态氧化剂补充了氧化作用。

Description

废水处理方法和装置

本发明涉及废水处理方法和装置，更具体来说，本发明涉及用传质技术和电凝法从水溶液中分离出污染物的方法。

从水系统中分离出或除去污染物的难题已经成为困扰本领域多年的复杂问题。到目前为止，因为工业发展所带来的水污染正日趋严重，本领域正同其它工业方法一起发展。起初，水处理仅是简单地通过加入适于引起一些物质沉淀的材料、过滤、离子交换和其它方法来进行的。随着对干净水严格要求的不断提高，人们采用了电化学方法。概括来说，人们发现置于电解槽并通以电流的电极可用于处理含有污染物的溶液。在某些情况下，为了除去惰性化合物，将其它单元操作与该处理过程联合进行。

其中一篇本发明选作参考的文献是公开于1914年5月5日的Landreth的第1095893号美国专利。该专利涉及电化学处理，并且在该专利中，专利权人认为，这种电解槽能用于处理水。正如该公开文件所指出的那样，紫铜电极、铝电极、黄铜电极、或其它合金电极被用作电解槽电解板物料。此外，该公开文件讨论了下述事实，即沉降槽可用于帮助物质沉降(絮凝)。该公开文件的第2栏表明，电极系列被排列在一起，以使水通过该装置，并“经历迂回过程，由此任何加到其中或其中含有的物质可充分混合，并且液体中的所有颗粒都能与电极接触”。在该公开文件的第2栏中还指出，电极呈水平放置的电解板形式，并且该电解板还具有在中心排列的小孔，同时其它电解板的交替系列板凹进它们的末端。该公开文件的第3栏指出：“如附图8和9中所清楚图解说明的，为了在电解板14间提供液体的适当通道和循环以及液体在装置中的运动，提供了在14A指示的具有小孔的另一电解板，而如14B所示，中间电解板具有缺口或凹进的剖面转角。通过该方法，进行处理的液体以其流速转移并与各自电解板的整个表面接触，以确保所需的电处理。”

虽然该公开文件可用于对水的电化学处理方法提供指导，但是它没有提及加入氧化物质例如臭氧。此外，该专利的教导是限制在电化学；该公开文件对于溶解空气浮选法、流体水动力学、空化、絮凝、或其它能增加该专利所述电化学槽实用价值的流体动力原则没有提供任何详细描述。

在公开于1915年7月20日、Landreth的第1146942号美国专利中，提供了在前述专利中已经讨论过的问题的改变。该参考文献清楚地指出，电极具有不同极性，并且可使用合适的电极改变开关(其实例如图中26所示)来变换电流以使一组电解板在一定时间内作为阴极、而另一组电解板在该期间内作为阳极。该公开文件通过提供极性排列以改变装置内各电解槽的极性而使现有技术得到了发展。象上一篇公开文件一样，该公开文件在使用溶解气体的逆流氧化方面也有不足。此外，据信该装置在处理多种污染物(有机物、无机物、或它们的混合物等)方面效果不是特别好。

在公开于1915年3月9日、Landreth的第1131067号美国专利中，专利权人又论述了通过装置来进一步处理以提供再处理的液体，以及氧化处理，或通过金属电极或简单的化学反应来生成絮凝物的处理，或者通过电流刺激来形成絮凝物的处理；或其它处理。在开始于第25列的第2栏，该公开文件讨论了物质的再循环以在装置中进一步处理。

公开于1973年4月17日、Preis等人的第3728245号美国专利公开了用于处理污水的装置，该装置包括用于电凝的一系列电解板。该专利权人认为，需要在回路中保持压力，这样可使氯和臭氧保留在溶液中以增强杀菌作用。该公开文件通过采用氧化剂增强电凝而发展了由Landreth等人建立起来的现有技术。虽然该公开文件对现有技术提供了进一步指导，但是对于在处理的含水材料的出口流中，通过不连续压力来空化或形成絮凝物方面没有提供任何讨论。

其它通常相关的文献包括公开于1909年3月2日、Korten等人的第913827号美国专利；公开于1970年8月11日、Mehl等人的第3523891号美国专利；第5928493、5705050、5746904和5549812、3846300、5587057以及5611907号美国专利。

电解法通常有用的，然而，设计的电解槽使得电极经常出现碎屑，因此将改变电解槽电流的要求。此外，现有装置中的许多电解板相当大，并且对于增大表面积以由此增加与水中被处理污染物的反应的数量，不能提供任何改善。当然，这导致较低程度的相互作用，并且从由于碎屑集结而导致的电流要求的角度来考虑，还导致运转电解槽所需的较高成本。

已经有人提出采用溶解空气浮选系统。其中一种装置是由Precision Environmental Systems Company制造的。该公司制造了用于在同一单元内浮选和凝聚的装置。该装置对于其设计目的非常适用，然而，该装置具有非常大的足迹，并且不能在同一单元内提供不同化学过程。

对于水处理，现有技术中更可取的装置可能是采用溶解气体，因为氧化效果已中度成功。在已知的现有技术中，通常氧化槽一般是通大气，其中是使溶于溶液的气体可从溶液中析出。现有技术中的装置提供了弯曲的通道或其它应用力以使溶液尽可能长时间地冒气泡。该装置的优点是提供了氧化物质的反应位点(气泡的表面)，因此可将污染物氧化。一旦气体物质冒出表面，污染物就絮凝，然后絮凝物被分离出去。换气是广为所知的，并且在现有技术中已经设计了多种装置以维持溶液冒气泡，因此就增强了气泡表面与想要氧化或净化的物质作用的程度。

如果有在足以使气体维持在溶液中的压力下将气态氧化剂引入贮水器或其它贮水室或限制区域的方法，则该方法是可取的。这使得能在溶液中提供最小气泡以氧化溶液中存在的污染物。如果有可将溶解的氧化气体保持在溶液中以提供最小可能气泡，并由此提供用于与欲分离的污染物反应的最大可能表面积，以及能控制气泡大小的系统，则该系统特别可取。

本发明的目的是提供用于从水溶液中分离污染物的传质装置和先进的氧化技术，其中是将氧化剂保持在溶液中，直至需要将压力降低并使氧化剂冒出溶液为止。

本发明一个实施方案的一个目的是提供从水溶液中分离污染物的改进方法。其中采用了逆流传质装置。

本发明一个实施方案的另一方面是，提供从水溶液中分离污染物的连续方法，所述方法包括下述步骤：

提供含有污染物的水溶液；

提供具有入口和出口的封闭贮水器，其中入口所处的位置比出口高；

将该水溶液置于贮水器中；

把氧化剂夹带入该水溶液中；

在贮水器中保持超大气压，以使氧化剂气泡最小，由此使得与水溶液中污染物反应的氧化剂气泡有效表面积最大；

氧化污染物；和

有选择地诱导贮水器外压力间断，以将被氧化的污染物从水溶液中絮凝到分离相内。

对于可用于本发明的氧化剂，臭氧是其中一种优选的氧化剂，然而，应当很容易理解，也可以使用其它适当氧化剂例如氯、溴、过氧化氢、特别是合适的硝基化合物。

已经发现，通过有效地提供反转或逆转换气系统，可将污染物有效地氧化。贮水器可以是孤立室，具有封闭末端的管子，或者可包含用于在地下处理水溶液污染物的接地构造。在本申请方法中，入口处于比出口高的位置。如此，进来的夹带气态氧化剂向下通过溶液，并因此以逆流方式与被处理的水溶液作用。通过在室、贮水器、容器等当中保持超大气压，可将气态氧化剂保持在溶液中并以非常细小的气泡存在。这产生了显著效果，因为较小气泡能显著改善与污染物接触并将其氧化的表面积。这是通过控制进入贮水器的压力以及在贮水器出口的压力来实现的。如此，压力可有效地调节，并且可由使用者制定。这与下述现有技术形成了鲜明对比：即有效地提供开放式容器，并因此使压力与大气压相等，并简单地提供使气体通过的旋绕或弯曲的通道。该现有技术的观点是，提供弯曲通道以试图使气泡保持在溶液中，并由此与欲处理物质至少部分接触。该现有技术是有效的换气技术，其中将气体通过溶液是出于氧化目的。

本申请与现有技术的区别很显著，并且使现有技术有很大进步。已经发现，通过在限制室内保持压力，可在使用者选择的期间内将气态氧化剂保持在溶液内，这与现有技术提出的方法不同。本申请使得能在贮水器内控制氧化剂的气泡大小，因此便于使氧化剂气泡与水溶液逆流接触，并且使得使用者能够以例如流体动力空化方式选择压力间断来诱导絮凝物形成。无论什么现有技术都没有提出在该水平上的控制；现有技术有效地使用了与也导致形成大量絮凝物和纯净水溶液的控制法完全不同的“尝试”换气法。

总的来说，本发明将包括溶解空气浮选、流体动力空化作用、流体动力学、传质和电凝在内的一系列技术成为一体。将这些技术结合在一起提供了有效的污染物分离法，该方法能不加区别地分离污染物。这是现有技术不可能具有的特征；在大多数情况下，现有技术提供的是对欲处理系统中存在的物质敏感的方法。通过提供贮水器物料入口相对于出口的压力控制，可将最大量的气态氧化剂保留在溶液中，因此就能在溶液中以最长可能时间、最大可能密度提供最小可能气泡。这些技术特征与电凝原理一起促成了本申请提供的技术方案的成功。

为了增强上述传质方法的效果，已经发现，将传质技术与电凝一起采用可获得超好效果，并能显著减少现有技术中的局限和问题。实际上，作为本发明一个实施方案的另一目的，可以将用气态氧化剂系统提供的控制与电凝法的优点结合成一体。因此，本发明一个实施方案的另一方面是，提供从水溶液中分离污染物的连续方法，所述方法包括下述步骤：

提供含有污染物的水溶液；

提供具有入口和出口的封闭贮水器，其中入口所处的位置比出口高；

将电絮凝池安置在贮水器中以给水溶液提供电场；

将该水溶液置于贮水器中；

把氧化剂夹带入该水溶液中；

在贮水器中保持超大气压，以使氧化剂气泡最小，由此使得与水溶液中污染物反应的氧化剂气泡有效表面积最大；

氧化污染物和氧化剂，并通过暴露于电场来絮凝污染物；和

有选择地诱导贮水器外压力间断，以将剩余的所有被氧化的污染物从水溶液中絮凝到分离相内。

本发明一个实施方案的再一方面是，通过从水溶液中分离污染物的方法，所述方法包括下述步骤：

a．提供含有污染物的水溶液；

b．在将氧化剂保持在溶液中的可调节超大气压下，用氧化剂氧化水溶液；

c．将水溶液暴露于电絮凝池以电凝污染物；和

d．有选择地诱导压力间断以将凝结和被氧化的污染物从水溶液中絮凝到分离相内。

特别价值是，所述水溶液可含有机、无机废物或它们的混合物。

本发明又一方面是提供用于从水溶液中分离污染物的装置，所述装置包括：

含有污染物的水源；

具有入口和出口的封闭耐压贮水器，其中入口处于比出口高的位置，入口与水源连在一起；

在压力下将氧化剂引入贮水器中的手段；

置于贮水器内用于电凝水源中物质的电絮凝池；

向电絮凝池中提供电流的手段；和

用于有选择地在被处理水溶液中诱导流体动力空化作用以将被氧化的污染物从水溶液中絮凝到分离相内的手段。

根据本发明的再一方面，提供了从水溶液中分离污染物的方法，所述方法包括以下步骤：

提供含有污染物的水溶液；

提供具有贮水器的封闭电化学反应器、与被处理的水溶液接触的电极以及可移动电流载体，所述贮水器具有入口和出口，该入口处于比出口高的位置；

将氧化剂引入该水溶液中，并将该水溶液导入该贮水器；

使该可移动电流载体在贮水器中流动，以使电流通过该水溶液；

将电压施加到该电极；以及

在该水溶液中形成氧化污染物的可分离絮凝物。

已发现，通过使用可移动电流载体(珠子)，可以获得一种显著改进的絮凝方法。当电流载体为导电物质时，这种电流载体可用一种比放在池中的电极更容易放出电子的物质构成。这能够延长电极的寿命，降低电子的过早降解。而且，通过使载体在池中流动，可以在引入加压氧化剂的存在下，提供一种富离子环境，这种条件产生高效率的絮凝。

本发明的另一方面是提供用于从含有污染物的水溶液中分离污染物的装置，所述装置包括：

具有入口和出口的封闭耐压贮水器，该入口设置成与水源相连并处于比出口低的位置；

将氧化剂引入贮水器中的装置；

与该水源接触的电极；

用于该水源中的电极之间传导电流的可移动电流载体；以及

向电极提供电压的装置，由此，当该可移动电流载体在该水溶液中的整个贮水器中移动时，该电流载体传导来自电极的电流，将污染物氧化并使其在水源中絮凝成可分离的絮凝相。

由于已经描述了本发明，下面将参照举例说明优选实施方案的附图来进行说明。

附图1是本发明第一个实施方案的示意图。

附图2是本发明第二个实施方案的示意图。

附图3是本发明第三个实施方案的示意图。

附图4是本发明第四个实施方案的示意图。

附图5是本发明第五个实施方案的示意图。

附图6A和6B是本发明所用逆流回路的示意图。

附图7A和7B是附图6A和6B替代方案的示意图。

附图8A和8B是附图6A和6B与附图7A和7B替代方案的示意图。

附图9是本发明电絮凝池的一个实施方案的纵横截面图。

附图10是附图9替代方案的部分切面视图。

附图11是本发明所用电解板的顶部视图。

附图12是沿附图11的12-12线的剖视图。

附图13是本发明所用回路的示意图。

附图14是本发明所用开关回路的示意图。

附图15是本发明所用微处理器回路的示意图。

附图16是本发明所用开关回路的另一示意图。

附图17是本发明另一实施方案的示意图。

附图18是附图17的横截面视图。

附图19是本发明所用等离子体电絮凝池的示意图。

附图20是本发明另一实施方案的示意图。

附图21是本发明另一实施方案的示意图。

附图22是本发明另一实施方案的示意图。

附图23是本发明另一实施方案的示意图。

附图24A是沿24A-B-24A-B线的截面图。

附图24B是图24A的另一实施方案。

附图25是设有文丘里管的贮水器的放大图。

附图26是本发明另一实施方案的示意图。

在附图中，同样数字表示相同部件。

本说明书所用BOD是指生物需氧量；本说明书所用COD是指化学需氧量；本说明书所用TOD是指总需氧量。当用百分比(％)表示时，除非另外指出，否则数量应当理解为表示重量百分比(％)。符号w/v表示重量体积比。符号O₃表示臭氧气体。本说明书使用的所有其它化学符号都是指它们的常规含义。本说明书所用TSS是指悬浮固体物总量。本说明书所用TDS是指总溶解固体量。

现在参照附图1来举例说明用于实施本发明方法的装置的整个图解。在该实施中，被有机污染物、无机污染物或它们的混合物污染的水源由数字10表示。可提供泵12来把液体从水源10抽到贮水器14中。在水源10和贮水器14之间放置文丘里管16，其中文丘里管16与氧化剂源18流体相连。当呈气态时，氧化剂可包括臭氧、溴、氯、硝基化合物。如果所选氧化剂是液体，则可使用过氧化氢或其它相关氧化剂。当所选的氧化剂不呈气态时，可通过本领域技术人员已知的适当方法将这种氧化剂从例如液态转化成气态。用文丘里管16把氧化剂从氧化剂源18引入到贮水器14中。

在该实例中表示的贮水器14包括由至少能经受住数个大气压的材料制成的耐压容器。该贮水器14包括与文丘里管16流体相连的入口20和出口22。入口20位于高于出口22的位置上。文丘里管16通过夹带把氧化剂引入到水源内。当夹带的氧化剂和水溶液进入贮水器14时，贮水器就被增压了。

采用本发明提供的技术的重要之处在于，在贮水器14内保持压力。这有助于臭氧溶解到溶液中，并促进形成微小气泡(未显示)。流体从入口20向下走到出口22。如此，氧化剂气泡就逆流上升到水溶液。当溶液有密集的小气泡时，这种流动方式非常有效。本领域技术人员可以理解，相对于较大气泡，小气泡能提供巨大量的表面积。此外，如果保持压力，较小气泡就能在溶液中存在更长时间，因此提供了最大的氧化能力。贮水器14内的箭头24和26充分地表示了这种逆流机制。

在贮水器内停留足够时间后，将存在于出口22的氧化剂进行压力间断，以诱导流体动力空化。通过该机制，如果压力被释放，气态氧化剂冒出溶液，并且絮凝物质被有效漂浮，于是絮凝相与液相分开。可通过数字28所概括表示的限流器(可变孔板或其它压力释放装置)来实行压力间断。一旦产生了不同相并且污染物因此从水溶液中分离出，则可将各相进行其它单元操作。对于水相，可通过特殊蒸馏技术、尤其是离子交换技术将水进一步纯化。对于絮凝物，可通过特殊技术将絮凝物回收以开发出絮凝物内存在的价值。在该附图中没有显示出上面引用的随后单元操作。

附图2表示的是附图1装置的一个变化方案。在该实施方案中，提供了由数字30所概括表示的传感器，以确保水溶液在流出出口22之前过饱和，并控制通过文丘里管16引入的氧化剂的量。这是通过提供浮控阀32来实现的，其中该浮控阀漂浮在贮水器14内的液面上，并与传感器34电连接。传感器34与阀36电连接或机械连接。阀36与氧化剂供给源直接相连，因此当漂控阀32探测到贮水器14内的液面有实质下降时，传感器34就发信号给阀36，来暂停通过文丘里管16将氧化剂引入该系统、尤其是入口20中。该装置可用简单的排气管(未显示)代替。

附图3表示的是已经在附图1和2中讨论过的可替代实施方案。在该实施方案中，贮水器14代表地下构造，该地下构造位于污染源和水相10内。该实施方案确立这一事实，即本发明技术可立即在野外使用。这适用于其中土地构造中存在烃、或其它石油/有机化合物沉积物的情况。当土地构造由不能维持足够长时间超大气压的材料构成时，可用材料将该土地构造预处理，以提供不能渗透的内表面、使地面变硬、或制备适用于持久压力处理的相同构造。合适的技术、化合物或其它处理是本领域技术人员可以理解的。

在该方法中，可通过已经讨论过的大致一样方法引入氧化剂。可通过地下构造14中的入口20将氧化剂引入到该地下构造中。如上所述，地下构造14包含有机物、无机物等的水混合物，将氧化剂增压引入到该构造中将使污染物以附图1和2所描述的同一机制(逆流)被氧化。通过泵38可将被氧化物质从构造14中的出口22转移到用于进行压力间断的限流器28中，并因此使被氧化的化合物絮凝。一旦絮凝，污染物就被有效地分离出水相，并可进行上述后来的单元操作。

为了增强在附图1-3中讨论的系统的有效性，可对水溶液进行电凝单元操作。下面具体描述不同实施方案。

附图4表示了另一装置。在该实施方案中，通过泵12将废水从储罐40中经由位于泵12下游的文丘里管16泵送。通过臭氧源18生成的臭氧通过文丘里管16被夹带在废水中。然后废水流过置于贮水器14中的电絮凝池42。在下文中，贮水器14和电絮凝池42一起称为电絮凝池42。使废水以湍流方式流过由电絮凝池激发电子回路44产生的强电场。然后废水从贮水器14经由限流器一其实例是孔板28流回到储罐40内。

在泵12和文丘里管16之间的废水流线中，提供了一个电絮凝池开关阀门46。在泵12和电絮凝池开关阀门46之间，有具有排放开关阀门50的连在储罐上的排出管线48。在处理废水期间把电絮凝池开关阀门46打开，当处理后操作者希望从储罐40排放废水时，把该阀门关上。相反，在废水处理期间把排放开关阀门50关上，在排放废水时打开。

通过气阀52以调控臭氧向废水中的流动。在下面更详细描述的本发明装置的一些实施方案中，气阀52可任选为电控气阀。

孔板28可包括用不锈钢或其它能抗废水溶解的材料制成的圆板，它插在连接电絮凝池42和储罐40的管道中，并有至少一个锋利的开孔(未显示)。在下文详细描述的示例装置中，在孔板28中采用一个比通过文丘里管16的通道大大约10％的单一开孔，这样在该装置工作期间，电絮凝池42中的废水压力比泵出口压力低，于是就能确保文丘里管16在其设计的工作参数内正常工作。

应当理解，对于有些废水组分，电絮凝池42内具有较高压力可能是有利的，但是如果需要更高的压力时，则必须选择泵12来给文丘里管16提供较高压力，以提供经过文丘里管16的压降，来在废水中夹带一定量的臭氧，这对于进行处理的废水中的特定组分是有利的。只是减小孔板28中开孔的面积来增加电絮凝池42中的压力是不可取的，因为这样不能通过文丘里管16在流体中夹带足够的臭氧，这是由于经过文丘里管16的压降将减小。孔板28中开孔面积太大也是不可取的，甚至当在电絮凝池42中维持所需压力时也是如此，因为这将导致经过文丘里管的压降太大，使得在废水中夹带太多的臭氧，导致气体在电絮凝池42中积聚和臭氧的浪费，以及使电絮凝池42的工作效率下降。

附图5表示了另一装置。在该实施方案中，显示了具有不同电极排列的一组电絮凝池42、42’和42”。电絮凝池42内的电极由数字54代表，并且与杆56和58相连，而杆56和58又与包括其中的控制电路的恒电流源60连接。下文将更详细描述电絮凝池42。在该结构中，电絮凝池42的出口22变成电絮凝池42’的入口20，电絮凝池42’的出口变成电絮凝池42”的入口。氧化剂18可按照需要加入，可容易地将液/固分离装置61合并在该回路中，以在进入下一电絮凝池前分离絮凝物和水相。

在不同的电极几何排列方面，电絮凝池42提供了以空间分离垂直联系方式同轴排列的平行板系统。电絮凝池42’提供了伸长电极排列，而电絮凝池42”包括多松散珠。

虽然附图5图解说明了3种不同电极几何排列，但这仅是举例说明。电絮凝池42可包括所有相同电极几何排列方式或其它组合和定量。

附图6A和6B图解说明了联机的逆流电絮凝池。在附图6A中，使用了电絮凝池42，而夹带的氧化剂和水溶液在入口20进入、并且其流动方向由箭头62指示，在出口22流出并在逆流电絮凝池43的入口20进入逆流电絮凝池43。在出口22和入口20之间安置了合适的阀门64。在电絮凝池43中的流动方向由箭头66指示。电絮凝池43中的物质转移到出口22并最终进入限流器28。在出口22和限流器28之间安置了合适的阀门。

附图6B图解说明了附图6A的相反方式，其中电絮凝池42作为逆流电絮凝池，而电絮凝池43作为服务电絮凝池。如图所示，在电絮凝池中的流动方向也相反。在操作时，从电絮凝池43中流出的被处理物质被转移到电絮凝池42的入口20。可使用阀门64来限制或消除流动。被处理物质从出口22和限流器28流出。在限流器28和出口22之间提供了阀门70。

电絮凝池42和43可交替工作以促进逆流，并由此在附图6A和6B的流动之间轮流进行。这样，在本说明书中，电絮凝池的出口和入口的引用标记必须互换；这不仅是由于结构不同，而且由于操作不同。

在附图6A和6B之间的循环操作将根据需求及时变换；短循环可以为30秒到大约10分钟，长循环可以为1小时到8小时或8小时以上。在任意时间，可有任意数量的电絮凝池处于服务方式或逆流方式。

附图7A和7B表示了与附图6A和6B类似的装置，只是在水溶液中捕集碎屑。如图所示，通常在邻近各电絮凝池的每个入口和出口处提供数字72所示的碎屑捕集器。捕集器可包括能捕集并保留碎屑的所有适当材料，例如细筛网过滤器、垫板、陶瓷球或其它多孔介质，但是捕集器应当能使液体流过。该技术特征的优点在于，能使各电絮凝池保持干净，并因此提供最佳操作。

附图8A和8B图解说明了其中可用逆流回路来使数字72所示松散珠流动的实施方案。珠子72由导电材料(在下文中进一步描述)组成，并在电絮凝池42/43中部分消耗。伴随传质的是分层；该数量装置所固有的逆流循环使得层流动，并进一步提供了珠子的自清除益处。

附图9和10图解说明了电絮凝池42内部构造的两个交替方案。附图9图解说明了其中用于激发电絮凝池42的电路74(在附图9结构中未显示)未封装在电絮凝池42中的一个实施方案；附图10表示的是，其中提供了用于把电絮凝池激发电路74封装在处理缩孔76内的较低空腔76的电絮凝池42的结构的底部。附图9和10所示实施方案包括用于把过量气体排放以调节电絮凝池42内废水水平的气体排放管30’。可任选地通过附图2所示浮控阀传感器系统30来调节电絮凝池42内废水水平。

如附图9所示，电絮凝池42一般包括通常是圆形径向横截面的圆柱形多部件长套管80，其可由合适的非导电材料例如PVC管或塑料挤塑材料或玻璃纤维组成。

套管80具有空腔82，空腔82上安装有一组分隔平行板84，举例说明的是16个这种板84。除了废水从文丘里管16流到其中的入口20、废水从其中流到孔板28的出口22、和上述气体排放阀30之外，空腔82被密封。

板84可由适合金属例如铝制成。附图11和12图解说明了其中一种代表性板84。板84有3个偏心流动开孔86，所述开孔的中心分别位于不连续的3条等角辐射线88、90、92上。流动开孔86具有锋利边缘94。板84还具有中心开孔96和3个杆开孔98,3个杆开孔的中心分别位于等分辐射线88、90、92的不连续辐射线上，杆开孔98的中心优选以和流动开孔86的中心相同的径向距离与板84的中心分隔。板84具有环状对称；杆开孔98在圆周意义上与流动开孔86交替。

如附图9所示，板84上安装有用化学惰性坚固材料例如尼龙制成的杆100，其中在杆100的每一端都刻上螺纹以接受配套螺母102。一组与板84交替安装在杆100上的15个相同环形垫片104在连续板84间保持适当的间距。通过将螺母102拧紧在板84的最外层，把板84、垫片104、和杆100装配在一起。如上所述，使废水以弯曲路径流过电絮凝池42以改善絮凝是有利的。在废水流过的开孔86和98附近产生强电场也是有利的。为了产生废水流动的弯曲路径，板84在位相关系中沿着杆100交替，因此在该装配中，任一所选板84的流动开孔86的中心与相邻板84的杆开孔98的中心在所选板84的任一侧(在纵向意义上)排成一行，这就使废水通常沿弯曲路径流动，以穿过较大的流动开孔86。另外，开孔86的锋利边缘94促进了在废水中形成湍流并局部集中电场。

为了将板84连在电絮凝池激发电路74上，并将板以上述所需排列方式保持在一起，将2个金属杆106、108从每一板84中的径向相对的杆开孔及流动开孔98、86插入，并在焊接位置110焊接到杆开孔边缘上。杆106、108因此与杆100平行地插入穿过板84中心的平面。杆106、108都交替自由穿过一个板84中的流动开孔86的中心，并被焊接在下一板84中的杆开孔98上。所得结构将板交替分成2组，每一组都被焊接并因此与彼此分离的杆106、108中之一电连接。杆106、108又通过导线110、112与电絮凝池激发电路74相连，并被以下述方式提供电流。

电流通过两个杆106、108分配到板84上。板84可由铝制成，但也可以用铁和其它能容许金属溶解到溶液中的材料制成。对于有些废水组分，使用2个或2个以上串联的电絮凝池42、每一电絮凝池42具有不同板材料以产生不同电化学作用是有利的。可凭经验选择最佳板材料以与靶污染物相适应。例如，对于某些污染物，可使用铜、碳或钛。

已经发现，与简单的、现有技术提供的、浸泡在流动室或在水流中通过电絮凝池构造设计排列的同心管中的长方形板相比(这两种现有技术的设计都使废水平行于板流动)，其中使废水与板84(对水流构成部分障碍)和可控制的溶解氧化剂(在附图1-3中讨论的)猛烈碰撞的板84结构能增强电凝效果。

电絮凝池激发电路74通常整流并控制从外电源(未显示)接收的输送管线上的，其中电流通过导线110、112被脉冲宽度调节并施加到板84上，由此就周期性地供给板84能量，这样通过足以在板84附近建立相当强电场的电压，交替板在电位方面不同。通过改变施加到板84上的电流脉冲的脉冲宽度，可调节集成电流(和电絮凝池消耗的能量)。在大多数条件下，通常约1Hz-约1000Hz的脉冲频率和约0.1Ain^-2-10Ain^-2的集成电流密度是合适的。因为电流与废水的电导率有关，并且废水电导率在装置工作期间可能改变，所以电絮凝池激发电路74在板84之间进行电导率测量，是在脉冲之间测量以确定下一脉冲的最佳脉冲宽度。电絮凝池激发电路74还周期性地反转脉冲的极性，以防止在板上累积聚结物。

电絮凝池激发电路74可包括电絮凝池信号发生器、电源开关装置、类似于模拟一数字转换器、定时器、信号放大器、和使电絮凝池工作最佳化的其它电路元件。可在不连续器件例如二极管和晶体管中，但是如附图13和14所示、优选在能操作数学表达式电子等值的数字逻辑设备中运行这些电子部件。如附图15和16所示，电絮凝池激发电路74可使用微处理器114以能用外置计算装置例如链接访问程序-TOP计算机或其它串行数据传送系统进行编程控制。

附图13、15、16、和14提供了电絮凝池激发电路74的适当实施方案的详细的概略电路图(附图13和14)或原理框图(附图15和16)。

电路74的优选实施方案包括单极性电源，该单极性电源包含给电絮凝池42提供整流的DC输出的桥式整流器(未显示)。提供了极性换向电路以周期性地反转流过电絮凝池42的电流的极性。如附图14所示，或者当使用微处理器控制系统例如附图15中所示的微处理器系统时如附图16所示，通过把电絮凝池42置于“H”模式的电流开关装置内(在附图13中一般由数字116表示)，可实现极性反转。这种装配可以是半导体开关装置例如硅控整流器、绝缘栅双极型晶体管或其它能开关大电流的装置，其实例应当具有大范围频率。极性反转的频率最好凭经验确定，并将取决于欲从废水中除去的污染物的性质和量。

除了周期性地反转极性以外，还通过附图13或15中所示的电路74的脉冲宽度调节部分来调节施加到电絮凝池42上的电流的脉冲宽度。脉冲宽度是由废水的电导率决定的，而选择的脉冲宽度则决定了流过电絮凝池42的时间平均电流。脉冲宽度可以为几纳秒-数秒，只要容许具有宽范围电导率的废水能通过单个电絮凝池结构和固定电源被处理即可。在下述示例性实施方案中，可处理废水的范围是，一般是湖泊饮用水的电导率为50mmhos的近淡水到电导率超过100mmhos的浓海水。因为电路74连续地测定电导率，该装置可处理电导率变化很快的废水，例如从淡水电导率变为盐水电导率的鱼类加工厂废水流。电路74在原位测量流过电絮凝池的废水的即时电导率。这种测定被用来限制足以使电凝现象最大化的供给电絮凝池的电流水平。可通过与电路74接口的外置电导率传感器(未显示)获得该电导率数据，或者使用时分多路传输，对于用激发电流进行的电导率测定，电絮凝池42的内电极(杆106、108)可分时，以提供类似数据。通过附图15中数字118所示的电流变换器电流测定装置来测定电絮凝池电流，以输给微处理器114来调节该电絮凝池的能量消耗；同一电流值数据还可用来计算废水的电导率。

附图15和16图解说明了使用微处理器114来进行PWM控制。在附图15中，参照数字120、122、124分别代表从温度传感器、电导率传感器、和浑浊度传感器传输到微处理器114的数据线。附图16表示附图15中以虚线概括的部分的不连续部件的方案，附图15中的区块126表示通过附图16所示的4个不连续部件128、130、132、134实施的功能。同样，附图15中数字136所示的数据线代表附图16中所示的4条信号线138、140、142、144。参照数字146表示通过运算放大器146将电流数据从电流变换器电流测定装置118提供给微处理器114的数据线。参照数字148表示从外置计算装置例如链接访问程序-TOP计算机或其它给微处理器114编程序的串行数据传送系统开始的通信数据流。

如上所述，选用文丘里管16和孔板28，于是电絮凝池42在提供电絮凝池42内气体溶解的压力下工作。在电凝期间通过电解在电絮凝池42内产生的气体将保留在溶液内直至以压力减小为形式的压力间断开始为止。只要废水维持在大气压以上的压力，通过文丘里管16夹带在废水中的臭氧就将溶解在电絮凝池42内的废水中。臭氧是强氧化剂和凝结剂(也可使用过氧化氢、氯、溴、硝基化合物或其它适当氧化剂)。

体现出作为提供了其中废水以湍流方式通过的集中电场的优选特征的电絮凝池42的机械构造可用其它构造代替。如附图17的螺旋结构150所示，废水被离心加速，因为流体被置于上板152和下板154(附图18)(下板154在该螺旋结构的垂直壁156之间限制了水流)之间的集中电场作用，因此就使固体被分离。因为废水在该螺旋结构外端从入口158流向螺旋结构150的中心，所以产生了两个独立的流出相；一个流出相是固体泥浆流，另一个是被处理的液体。这两个流出物达到中心后被挡板160分隔，这使得被处理的水从出口162流出，固体泥浆从出口164流出。

可任选地通过在板84之间进行高电压脉冲等离子体放电来影响电絮凝池42内的整个电化学反应，其中所述高电压脉冲等离子体放电是通过附图19中虚线所概括表示的电路施加到电絮凝池42上的。将能量脉冲释放到水或水固泥浆中是电液现象，其特征是通过液下电极开口周期性地快速释放累积的电能。在电絮凝池激发电路74的控制下，电絮凝池42的板84被分时。如此，在板84之间进行等离子体放电期间，板84的正常激发在这段预定时间间隔内停止。等离子体放电完成后，继续执行正常激发。产生的高离子化及高压化等离子体通过离解、激发和离子化把能量传递给废水流。等离子体放电产生了高压冲击波(＞14000ATM)。与有关化学变化一起发生了强烈空化，并把悬浮和溶解的固体从水中分离出来。等离子体放电还对板有清洗作用，并有助于保持干净的电子表面。

附图19图解说明了在具有1对板168的试验电絮凝池166中、在板168的正常激发停止期间、等离子体放电是如何成功地产生的。该等离子体放电是通过从适当输入电源172(通过电感器174与电絮凝池166相连)充电的大电容器组170产生的。电容组170间的电压不足以在电絮凝池166的板168间引起等离子体放电。放电是通过包含脉冲产生器176和升压器178的电感器启动的。脉冲产生器176是在电絮凝池激发电路74的控制下、由信号线180控制的。脉冲产生器176把触发脉冲施加到升压器178，升压器178诱导出高电压脉冲来施加到板168间，以在板168间产生电火花。该电火花产生通过电絮凝池166的离子化路径。该路径一旦产生，贮存在电容器组170中的电荷就能沿着该离子化路径流动。电感器174阻止电火花流通过电容器组170到达地面。

在具有多个板的电絮凝池42中，希望在任一对相邻板84之间的电火花产生足以清洗所有板84的等离子体放电，因此通过用于给板84提供正常激发的同一连接线110、112的分时，有能力给所有板84对施加高压脉冲，尽管在任一特定放电中电火花有可能仅在一个相邻板84对间跳动。因此在附图19中虚线所概括表示的电路可用于具有多个板84的电絮凝池42。然而，需要分时电路系统(未显示)来把电火花放电的电击作用与激发电压隔离开。

或者，也可以在板84附近使用独立的电火花隙(未显示)。独立电火花隙优选置于接近入口20处，在这儿有能促进电火花形成的气体(主要是臭氧)。

如附图20所示，可选择性地通过缠绕在电絮凝池42上的磁场线圈182来影响电絮凝池42内的整个电化学反应。将磁场线圈182重复脉冲以产生磁场。在下述实施例中讨论的示例性装置中，用180伏特脉冲获得了磁场强度超过10000高斯的磁场。作为该改进的结果，从废水中除去杂质所需的时间或通过电絮凝池的次数下降了高达20％。

在提供本发明装置的有效性的实施例之前，先介绍图解说明电絮凝池42的两个替代方案的附图21和22。

在附图21中，为了清除起见，已经去掉了一些部分，杆100(参见附图9介绍)被可旋转地安装在电絮凝池42内，并且可通过电动机182进行旋转。电动机182可由电路74或其它合适电源(未显示)驱动。各个板84被安装在杆100上，并且可在套管80内原位旋转。板84的旋转有助于其自身清洗，并因此有助于维持整个电絮凝池的运转。为了进一步增强氧化/絮凝过程，杆100可具有螺旋钻184，以在电絮凝池42内传送液体，并促进溶解的气体与水溶液的逆流相互作用。这些内容已经在附图1-3中讨论过。

附图22图解说明了电絮凝池42的类似视图，但是使用珠子72以代替板84。珠子72包含与板84类似的材料。珠子的大小可以为50目-1.5”，当然这将取决于电絮凝池42的具体需要。从电源60(未显示)提供的电流通到杆56和58中，杆56和58与导电性珠子72作用。提供的螺旋钻杆184使珠子72在电絮凝池内循环或逆流动，优点是，在该过程中珠子能有效地清除碎屑，因此就提供了有助于有规律进行工作的新鲜的反应表面。该流动还促进了珠子更统一的质量损失，而不是使一部分珠子相对于其它珠子具有不成比例的质量。作为伴随优点，这促进了过程控制。

已经发现，使用该装置的珠子或颗粒改型，珠子能提供相对于空间水体积的大表面积，使得对于低进料量电导率能提供同等处理。实际上，当使用珠子来获得与使用大板型电极所取得的结果相同的结果时，需要非常低的安培数来操作电絮凝池。

下面用实施例来描述本发明。

依据本发明装配的上述示例性试验装置具有下述特征。

为了使用在附图9-12中图解说明的示例性电絮凝池42，选择能在60psi标称压力下以6加仑/分钟的速度泵送灰水或污染水的泵12，文丘里管16是684型Mazzie Injector，气阀52是针阀，选择臭氧源以每小时提供大约4克臭氧。将电絮凝池42内的废水压力选取为大约是泵压的一半，这样当泵出口压力为60psi时，电絮凝池42内废水压力为30psi。在这样设计的电絮凝池18中，通常经过文丘里管16后压力下降至约泵压的一半是令人满意的。为了提高该过程的效率，可使用更高压力，但是采用更大的泵和驱动该泵的能量使得成本更高。

在下述描述中，对于提供下述试验结果的特定电絮凝池42，提供了精确尺寸，但是应当理解，可将该电絮凝池42依比例标成设计者认为适当的任意尺寸。

套管18的直径不重要。在下述描述中，为了举例说明，采用3英寸内径。

板84是用0.125”厚的6061-T6型铝制成的，直径为2.990”。开孔86的直径为1.000”，并且其中心位于距离该板中心0.875”处、不连续辐射线88、90、92上。开孔96的直径为0.380”,3个直径为0.265”的杆开孔98的中心分别位于距离该板中心0.875”处、对切辐射线88、90、92的不连续辐射线上。

板84上安装有直径为3/8”的6.500”尼龙杆，该杆在每一端都有用于用尼龙螺母102固定的螺纹。板84通过1组15个直径为0.500”的聚四氟乙烯垫片彼此纵向等距分隔，所述聚四氟乙烯都具有0.375”的开孔，并且厚度为0.250”。

选取直径为1/4”、长14.250”的金属杆106、108，并且二者彼此间隔1.750”。

电絮凝池激发电路系统50从三相220VAC 60Hz电线获取能量。根据废水电导率来选择串联板84之间的电位。对于高电导率废水，例如鱼类加工厂废水，一般采用低至约30伏特的电压，在电絮凝池中通以20安培电流。这反映了在电絮凝池中约600瓦的功率损耗功耗，对于在直径为3英寸并具有上述结构的电絮凝池中的较低电导率水，这是合适的能量耗散值。通过脉冲宽度为6.5微秒-2秒的脉冲以600Hz的脉冲频率给板提供能量，因此就产生了时间平均值为20-25安培的电流。在较电絮凝池中，采用较大电流是可能以及可取的(虽然这样运转成本会更高)，但是为了防止在小电絮凝池中产生过热，必须限制电流。发现对于欲在本试验中除去的污染物，在30秒-2分钟的时间间隔内进行脉冲极性反转是合适的。

对于平常的盐水污物，如果采用等离子体放电，发现采用约4000V的放电电压、在5秒时间间隔内放电是令人满意的。

下面提供使用上述示例性废水处理装置的试验结果。“BOD”表示在5天期间的BOD。

                        实施例1

从位于Killybegs,Ireland的大型鱼类加工厂中取污水样本。在取样期间，该工厂正进行马鲛鱼和青鱼加工。在筛选后、排入污水排放系统之前取样。

用该测试单元处理大约6升污水样本。将未处理污水和被处理的污水取样并分析。分析结果如表1所示。

                      表1

            对鱼类加工废水的处理试验

           筛选后未处理废水(样本1)   被处理废水(样本2)pH                     6.7                 7.3BOD₅mg/l              1160                50^*BODmg/l                2080                70悬浮固体mg/l           580                 23^*从BOD、COD比例或被处理样本4计算得到的。

污水在处理期间絮凝得很好，大多数絮凝物质到达液体顶部。污水中BOD减少了约95％(显著下降)，COD和悬浮固体水平也有类似程度的下降。样本pH轻微增加到7.3，但是对于排放不会产生任何后果。在本项试验中，污水通过了3次电絮凝池42。

                       实施例2

从位于Killybegs,Ireland的大型鱼类加工厂中取污水样本。该处理试验结果如表2所示。

                         表2

               对鱼类加工废水的处理试验

           筛选后未处理废水(样本3)   被处理废水(样本4)pH                     6.6                 7.7BOD₅mg/l              2580                104BODmg/l                6400                152悬浮固体mg/l           1560                30

BOD、COD、和悬浮固体都减少了95％以上。处理后样本的pH增加到7.7。在本项试验中，污水通过了3次电絮凝池42。

                     实施例3

从位于Killybegs,Ireland的大型鱼类加工厂中取污水样本。该工厂正进行马鲛鱼加工，并且预计有大量油被排放到污水中(高达20％)。该工厂管理人员在其意见中声称，这次排放代表其中一种最坏的废水强度。该样本处理试验结果如表3所示。

                       表3

               马鲛鱼加工废水的样本

           筛选后未处理废水(样本3)   被处理废水(样本4)pH                      6.4                 6.85BOD₅mg/l               7400                24BODmg/l                 28800               320悬浮固体mg/l            5460                78

结果表明，BOD、COD、和悬浮固体都减少了95％以上。在本项试验中，污水通过了6次电絮凝池18。

已经发现，与现有技术公开的已知电絮凝池中的板相比，本发明装置中的板84腐蚀得很慢。据信这是由于，逆流溶解的气体和板84的表面积相对于现有技术减小了，以及板84中开孔86、98的锋利边缘，孔板82中开孔的锋利边缘。这种锋利边缘使电场被集中，并且使用等离子体放电能导致空化。空化使固体解体，但是一旦解体，形成的碎片就再结合并使水比空化前更清。然而，通过板84中开孔86、98的锋利边缘、和孔板28中的开孔、或通过采用等离子体放电形成的空化对于电絮凝池42的工作不是必要的。对电絮凝池42的反压是必要的，因此可通过任意适当大小的压缩物替代孔板28。

总之，在具有反压的封闭电絮凝池或贮水器中使用氧化剂增大了该系统中形成用于反应的氧化剂小气泡的可能性。对于在水系统中分离污染物，单独的该方案就非常有效。当在该方案中再加上上述电化学方案时，就能协同提供高效分离系统，该系统可作为单元操作合并到其它操作中。

图23至26所示是本发明另一实施方案的电絮凝池的各种示意图。

图23是另一实施方案的截面图，其中电絮凝池42包括圆筒型池本体，该本体具有园锥形底部。在该池的底部，装有多个呈放射状间隔开的入口20，用于导入需要处理的水溶液。

在该实施方案中，电极的设置不同于前面的实施方案。而且，还提供了可移动电流载体(下面详详细讨论)。在该实施方案中，贮水器14的本身包括第1电极和第2电极，它们实际上设置在贮水器14的内部，第2电极用数字204表示。如图23所示，电极204的一小部分伸出到贮水器14的外面。为了延长电极的使用寿命，电极优选使用涂有氧化铱的钛构成。这种组合物特别有用，因为它不容易促进金属离子释放到溶液中。需要指出的是，如在本说明书中前面针对其它实施方案所述的一样，任何适合的导电材料例如不锈钢或其它适合的化合物均可采用。但是已经发现，对于长时间使用寿命而言，经氧化铱处理的钛特别有用，它对任何实际的电化学降解均不敏感。

如图23所示，电极204与贮水器42的长轴具有同轴关系，能有效地独立于贮水器42。

与电极204有关的特征之一是它能够作为一个导向部件而有效地发挥作用。电极204实质上是一个具有两个相对终端202和206的中空管状部件。能够理解的是，终端202是可移动导电体的入口，而电极204则起导向部件作用。导向部件204实际上沿着贮水器14的整个长度延伸，其终端206结束于出口200的附近。一般，在贮水器42内部邻近入口202的电极204上设有开口208。开口208方便可移动电流载体72的再进入。以下对可移动电流载体进行说明。

在图23中，可移动电流载体72由具有高速传递离子特性的适宜的导电材料的珠子或颗粒构成。适宜的材料包括铝或生铁或其它能够方便离子传递的导电材料。电流载体72通过与电极204以及贮水器14的本体电极接触而被活化或带电。为了防止损伤或短路，贮水器14的内部设有间隔件210，用来隔离可移动电流载体72，使其不与贮水器42中的电极的内表面直接接触。在所示的实施例中，数字210表示用来实现这一目的的筛网。

如上所述，电流载体通过与电极接触而被活化或充电，并且在过程中，电流载体72被消耗，因此失去质量。电流载体按这种方式在过程中消耗。如上所述，导向电极204使得电流载体72通过该导向电极204上的开口208再进入。在再进入时，珠子72被输送导向电极204的顶部，一般是邻近贮水器的顶部，并且更特别的是，这些珠子在导向电极204的出口206放出。电流载体随后阶式(cascading)落下通过需要处理的溶液。导向板207用来将电流载体导向溶液。

在所示的实施例中，只描述了一少部分的珠子。但是，应该理解的是，贮水器42的内部容积中实际上充满了珠子。已经发现，通过使用导电性电流载体并且使得电极对离子输送的传导性低于电流载体，电极的消耗会有明显的减少。在这种方式中，电流载体是动态电流载体，通过从入口20导入的被处理材料的作用而被流动。已经发现，本实施方案通过在流动过程中进行内部搅拌，使得电流载体可以连续净化，由此减少了表面污垢。相对于净化电极自身以及用作间隔件的筛网材料210，这也可以认为是其一个优点。

如图中所示，在邻近出口200的位置设有出口212和214。就出口212而言，它包括用于再循环处理溶液的再循环出口，将再循环液经过管线216从入口20再导入到贮水器42。在再循环过程中，溶液可以用供给泵218沿着管线216抽吸，其中可以加入来自臭氧源(用符号220表示)的臭氧，如果有需要，也可以有电解质源(用符号222表示)。

出口214用于经管线224将珠子72再导入电极204的入口202，使其进一步在贮水器42中循环。泵226可用来驱动珠子72进入贮水器。

作为这种设置的一种改变，珠子72可以用循环回路再导入到贮水器42。特别是，珠子循环泵回路用符号226所示循环回路替换。该循环回路226是从泵218延伸而来，其间设有一个伐门228。如同对再循环回路224所述，再循环的珠子在入口202导入。

考虑到贮水器42的内部容积实际上充满珠子的事实，电流载体72一般形成一个＂床＂。已经发现，因为通常电流载体在贮水器42内部向下移动，氧化剂的泡沫230的泡沫成长尺寸得到一定程度的控制，并且作为由珠子或电流载体所提供的过滤床作用的结果，泡沫变成更小的泡沫。考虑到需要将氧化剂、水溶液以及电流载体之间的相互作用最大化，这种效果具有显著利益，因为电流载体在床中移动，实际上是在溶液中相对于泡沫230和被处理的流体整个地移向下方。

当电流载体的尺寸变小时，通过在入口230简单地将另外的珠子或电流载体导入到贮水器中，就可以对它们进行补充。补充操作可以按预定时间进行，该预定时间可根据施加的电压、特别是氧化剂的含量来确定。

特别便利的是，本说明书前面就其它实施方案讨论过的开关回路(未图示)使得贮水器与电极204能够交替工作，也就是说，从阴极转换成阳极，反之也成。按照这种方式，施加于整个的贮水器14的电压与潜在的触电危险没有关系。

如上所述，电极206一般是管状形状。

当被处理的流体的导电性特别低的状态时，图23和图24所示本实施方案特别适用于处理这种状态。如为增加导电性所述的那样，可以将一种适合的电解质加入到溶液例如海水中，其结果，对于同样的供应电流而言，可以降低贯穿电极的整个供应电压。这可以显著节约处理每加仑溶液所需电力。

在贮水器中经过处理的废水经出口200排出，经处理的水用箭头232表示。经过处理的水也可以再循环，并通过入口20再导入到贮水器。是否这样做将取决于由用户。或者，经过处理的水可以安排供进一步的利用。

图24A和24B是沿图23的24A-B线的截面图，详细表示贮水器42的内部。

在图24A中，电极206可以包括放射状间隔设置的翅片234，用于增加表面积，从而增加与电流载体72的相互作用(因在图24A和图24B已清楚表明，故未图示)。此外，贮水器42的内部区域可以设置朝内的凸起物或翅片236，它们可以相对于呈放射状安置的电极206的翅片234，间隔设置。间隔部件或筛网210在图24A和图24B中用点线表示。

在图24B中，贮水器42内部设置包括电极翅片234，但是，在本实施方案中，其空间被分割成交叉状，即数学的＂加字＂符号。

图25简单地表示设有文丘里管的电极206的详细放大图。珠子72显示在狭窄的文氏里管的通道内。

图26所示的是另一种设置状态的实施方案，其中，电极206与珠子的引导完全隔开。在所示的实施方案中，电极206包括中空筒，它与电极204同轴且被互相间隔开。在本实施方案中，可移动电流载体72的引导由导向部件234承担，它不参与任何电极作用，仅简单地提供一个通道，在该通道中珠子能够输送到需处理溶液的顶部。在本实施方案中，从出口200排出的经处理流体可以沿再循环回路216重新进入入口202再循环，作进一步的处理。本领域的技术人员应该理解的是，经处理的流体可以进一步处理，以便从经处理溶液中分离出可分离的绒屑，这种处理已经在前面就其它实施方案进行过说明。

可以清楚地理解的是，图23至图26所示絮凝池42的实施方案可以迅速容易地补充到在前面已经讨论过的附图中所示的任何其它系统。

总之，已发现图23至26所示絮凝池42可以获得以下效果，即：

1．减少内部絮凝池反应器电极的消耗；

2．减少内部絮凝池反应器部件的总污垢；

3．有利于减少所示反应器的多重设置；

4．改善臭氧在溶液中的溶解；以及

5．显著降低处理每加仑溶液的总耗电量。

已经得到确认的最新效果是，在所示的设置上，可以节约75％的电力，并且可以改善溶液中臭氧泡沫的大小(即保留了小泡沫)。

虽然上文已经描述了本发明的实施方案，但是本发明并不限于此，对于本领域技术人员显而易见的是，只要不背离本发明所述和要求保护的实质、性质和范围，可作很多形成本发明一部分的改变。

Claims (41)

1．从水溶液中分离污染物的方法，所述方法包括下述步骤：

提供含有污染物的水溶液；

提供具有贮水器的封闭电化学反应器、与该被处理的水溶液接触的电极以及可移动的电流载体，该贮水器具有入口和出口，该入口处于比出口低的位置；

将氧化剂引入该水溶液中，并将该水溶液导入该贮水器；

使该可移动电流载体在该贮水器中流动，以使电流通过该水溶液；

将电压施加到该电极；以及

在该水溶液中形成氧化污染物的可分离絮凝物。

2．权利要求1的方法，其中所述可移动电流载体通过所述水溶液携带电荷，所述电荷来自施加到所述电极上的电势。

3．权利要求1的方法，其中还包括在贮水器中将所述可移动电流载体从所述入口引导向邻近所述出口的步骤。

4．权利要求1的方法，其中还包括在所述贮水器中保持超计大气压的步骤。

5．权利要求3的方法，其中还包括在所述贮水器中从邻近所述出口处放出所述可移动电流载体以阶式通过所述水溶液的步骤。

6．权利要求5的方法，其中还包括在靠近所述入口处收集经过循环的可移动电流载体，将其引导向邻近出口的位置的步骤。

7．权利要求5的方法，其中还包括再循环被收集的可移动电流载体的步骤。

8．权利要求6的方法，其中所述可移动电流载体通过反复循环而被基本上消耗掉。

9．权利要求8的方法，其中可以补充被实际消耗的可移动电流载体。

10．权利要求1的方法，其中还包括在所述贮水器中通过提供充分的可移动电流载体，控制氧化剂泡沫生长的步骤。

11．权利要求1的方法，其中在所述贮水器中的引导和流体流动过程中，所述可移动电流载体经过表面净化。

12．权利要求1的方法，其中还包括将氧化处理源再循环至所述贮水器的步骤。

13．权利要求1的方法，其中还包括增加所述水源的导电性的步骤。

14．权利要求12的方法，其中通过在所述水源中导入电解质增加所述导电性。

15．权利要求1的方法，其中还包括提供多个反应器的步骤。

16．用于从含有污染物的水溶液中分离污染物的装置，所述装置包括：

具有入口和出口的封闭耐压贮水器，该入口与水源连在一起并处于比出口低的位置；

将氧化剂引入所述贮水器中的装置；

用于接触所述水源的电极；

在处于所述水源中的电极之间传导电流的可移动电流载体；以及

向电极提供电压的装置，由此，当所述可移动电流载体在所述水溶液中移动通过整个贮水器时，该电流载体传导来自电极的电流，将污染物氧化并使其在水源中絮凝成可分离的絮凝相。

17．权利要求16的装置，其中所述贮水器包括一个室，该室包括所述电极的第一电极。

18．权利要求16的装置，其中所述贮水器的内部包括间隔装置，用于隔离所述贮水器与所述可移动电流载体的直接接触。

19．权利要求18的装置，其中所述间隔装置包括筛网间隔件。

20．权利要求17的装置，其中所述贮水器包括一个与所述第一电极不同的电极，该电极位于所述室中。

21．权利要求16的装置，其中所述入口包括一个导向装置，用于引导所述可移动电流载体进入所述贮水器。

22．权利要求21的装置，其中所述导向装置与所述贮水器的纵轴同轴。

23．权利要求22的装置，其中所述导向装置是不同于所述第1电极的电极。

24．权利要求23的装置，其中所述导向装置包括一个中空端部开口的导向部件，在第1终端同轴设置在所述入口内并与其连接。

25．权利要求23的装置，其中所述导向装置包括一个文丘里管，用于将所述可移动电流载体引入所述导向装置。

26．权利要求24的装置，其中所述导向装置终结于所述入口并与之隔有间距。

27．权利要求24的装置，其中所述导向部件的第一终端包括一个接近所述入口的开口，用于方便所述可移动电流载体再进入该导向装置。

28．权利要求16的装置，其中所述贮水器包括在所述入口处实际上是圆锥形的外壳。

29．权利要求27的装置，其中所述入口位于所述圆锥形外壳的顶点。

30．权利要求27的装置，其中所述圆锥形外壳包括多个放射状间隔入口，用于导入所述水源。

31．权利要求16的装置，其中所述可移动电流传到体包括导电材料。

32．权利要求30的装置，其中所述导电材料包括金属。

33．权利要求32的装置，其中所述金属包括铁。

34．权利要求32的装置，其中所述金属包括铝。

35．权利要求16的装置，其中所述贮水器和所述电极包括导电材料。

36．权利要求35的装置，其中所述导电材料包括不锈钢。

37．权利要求35的装置，其中所述贮水器和所述电极是经过处理的，使其供出的电子最少。

38．权利要求37的装置，其中所述贮水器和所述电极包括用铱涂层的钛。

39．权利要求26的装置，其中所述装置包括偏转装置，该导偏转置与所述贮水器的所述出口间隔设置，用于偏转从所述导向装置中放出的可移动电流载体。

40．权利要求24的装置，其中所述贮水器包括可移动电流载体再循环回路。

41．权利要求24的装置，其中所述贮水器包括水溶液再循环回路。

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