CN208980385U - 废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及利用电化学技术的废水处理装置，电化学废水处理是基于将阳极和阴极之间的电场应用于废水，根据本实用新型，一种废水处理的装置包括在入口和出口之间延伸穿过壳体的通道且包括在入口和出口之间的水处理区，该装置还包括具有用于处理该处理区中的废水的工作端的间隔开的第一电极和第二电极，以及用于朝通道进给第一电极和第二电极以控制第一电极和第二电极的工作端之间的间隔的电极进给装置。

Description

废水处理装置

本发明涉及利用电化学技术的废水处理装置。

电化学废水处理是基于将阳极和阴极之间的电场应用于废水。通过废水在阳极和阴极之间流过的电流引起一系列化学反应，这些化学反应导致杂质形成凝胶样团簇，这有助于它们通过过滤和/或沉降而被提取，或者可选地导致从水本身或从溶解在水中的物质电化学地产生消毒物质。因此，电化学处理的副产物是包括氢气和氧气的产物气体。

已知的系统涉及将阳极和阴极放置到固定的水体中并且在这些电极之间施加电流。该过程意味着电极快速地被污染和侵蚀，特别是在典型地为了加速该过程而通过它们放置高电流时。此外，必须定期中断处理过程以补充废水进行处理，并且还必须更换电极，这耗时且昂贵。

另一种布置是提供废水通过的导管。阳极和阴极被提供在导管的内表面上，并且当废水通过导管时，电流在阳极和阴极之间通过，从而处理流动的水。然而，再一次，电极会迅速腐蚀，需要定期更换，导致显着的停机时间。

本发明提供了一种改良的装置。

根据本发明，一种用于废水处理的装置包括在入口和出口之间延伸穿过壳体的通道且包括在入口和出口之间的水处理区，该装置还包括具有用于处理该处理区中的废水的工作端的第一和第二间隔开的电极，以及用于朝通道进给第一和第二电极以控制第一和第二电极的工作端之间的间隔的电极进给装置。

存在与本发明相关联的显着的优点。

第一个优点是不使用固定的水体。废水能够当其在入口和出口之间流动时进行处理，因此这是一个连续的过程。

第二个优点是当第一电极和第二电极形成壳体的第一壁部分和第二壁部分并且相对于壳体可移动地安装时，可以控制第一电极和第二电极之间的间距。这样，第一电极和第二电极之间的间距能够保持基本上恒定，这具有改善与污染物的提取相关联的一致性的效果。这是因为恒定电流能够在电极之间通过，这不必由于电极的磨损而改变。在已知的系统中，第一电极和第二电极之间的分隔增大，因此需要更大的电流来实现相同的处理能力。因此，当本发明的电极磨损时，它们能够被移动以确保电极接触表面保持在基本上相同的位置，从而考虑到磨损。

与电极移动的能力相关联的第三个优点是壳体在处理区中的内表面没有或者有最小的中断。在已知的系统中，电极典型地延伸至流体流中以适应磨损。在本发明中，磨损通过随着磨损发生而移动电极的能力来适应，这意味着电极不一定必须伸入流体流中，而是可以相对于定义处理区的壳体的内表面齐平。

第四个优点是与处理系统相关联的停机时间显著地缩短。处理系统能够长时间运行，而无需关闭以补充电极。关闭该过程的要求仅受限于电极的能够相对于壳体做得非常大的长度。电极的长度仅受制造能力或受壳体和/或任何支撑结构容纳电极的能力的限制。该装置还能够实现电极工作端的大表面积。

本发明的第五个优点是制造电极不需要复杂的制造工艺。此外，由于电极相对于壳体可移动地安装，因此不需要用于将电极保持在废水浴或废水流中的复杂固定装置。

第六个优点是与电极材料相关联的浪费最小。已知的系统利用固定电极。经过预先确定的时间后，一旦它们磨损到预先确定的程度，其有效性显著地降低。因此，即使电极材料的大部分可能保留，电极也不能正确地运行来处理废水，因此必须更换。在本发明中，由于第一电极和第二电极是可移动的，所以这种效应基本上无效，并且在替换之前能够使用大约 95％的电极材料。

应该理解，第一电极和第二电极的工作端各具有与废水流相连通的活性表面。电极的工作端在通道上间隔开。工作端优选地形成通道的第一壁部分和第二壁部分。因此，电极的接触废水流的工作端优选地与壳体的定义通道的壁对齐。第一电极和第二电极优选地彼此相对并且形成阳极和阴极。第一电极和第二电极优选地横向对齐于废水流。

壳体和电极在一起典型地被称为反应器。

该通道包括壳体中的腔室。由于在处理过程中产生的气体能够被捕获和重新使用，因此有益地提供用于从壳体中的腔室释放气体的第二出口。特别是，氢气能够被捕获并且被加工成可用的燃料。随着水处理进行，能够连续地收集气体。

第一电极和第二电极有益地从壳体的外部穿过分别被提供在壳体中的第一窗和第二窗，使得工作端在处理区中适当地保持间隔开。如此，电极能够穿过壳体被连续地进给以使工作端能够在通道中。有益地，第一窗和第二窗的横截面轮廓基本上有益地分别匹配第一电极和第二电极的横截面轮廓。

密封装置有益地被提供来用于在电极和窗之间提供密封。可以使用O 形环密封。密封是必要的，以确保废水流不会通过窗的周边边沿和电极之间的流动路径逸出。有益地，第一电极和第二电极基本上垂直于废水穿过通道的流动方向。这意味着通过该流动路径逃逸的废水被最小化。此外，本发明的优点在于，第一工作端和第二工作端形成通道的第一壁部分和第二壁部分，该第一壁部分和第二壁部分与壳体的定义通道的壁基本对齐。这意味着对穿过入口和出口之间的通道的横截面轮廓有最小的中断。这意味着没有积累沉积的死区，没有流量减少和电的波动。无论处理设备运行多久，这都保持不变。

第一电极和第二电极有益地被相对于壳体可滑动地安装。电极有益地穿过各窗滑动。电极和窗的横截面轮廓可以根据特别的装置变化，然而，有益的是，电极和窗的用于特别的应用的横截面轮廓基本上相同，以确保最小的泄露可能。可以使用基本上正方形或矩形的轮廓。

电极进给装置被提供来用于将第一电极和第二电极的工作端进给至通道中。优选地，第一电极进给装置和第二电极进给装置被提供来用于分别地进给第一电极和第二电极。根据具体的应用需求，进给装置可以手动操作或可以自动操作。例如，在极端环境中可手动操作的定位装置是有益的，并且整个系统的复杂性被适当地降低。

传感器装置优选地被提供来用于感测第一电极和/或第二电极的工作端的相对定位，控制装置被配置为使得在第一电极和/或第二电极的工作端中的一个或两个工作端未对齐的情况下发送信号给电极进给装置以使得第一电极和/或第二电极的工作端重新对齐。未对齐意味着第一壁部分和第二壁部分要么在通道中延伸太远要么从壳体的定义通道的壁后缩因而提供了凹进区域。这种凹进区域将会提供用于积累不利沉积的死区。有益地，这被避免了并且利用适当的传感器装置自动避免。

第一电极和第二电极有益地被布置为基本上垂直于废水穿过通道的流动方向。有益地，第一电极和第二电极的工作端分别地基本上垂直于废水穿过通道的流动方向。

本发明还给予串联的多个壳体，使得流动路径被定义在第一壳体的出口和第二壳体的入口之间。

还有益地提供用于堆叠多个壳体的框结构。

本发明的方面现在将参考附图通过示例的方式进行描述，其中：

图1是本发明的示例性实施例的示意性透视图；

图2是本发明的示例性实施例中使用的没有第一电极和第二电极的壳体的示意性透视图；

图3a和图3b是分别从电极突出穿过的引导件的前面和后面看的示意性透视图；

图4a、图4b和图4c是与本发明的示例性实施例一起使用的框的示图；

图5是本发明的示例性实施例中使用的电极基板支撑的示意性透视图；

图6a和图6b是本发明的示例性实施例中使用的电极进给板的示意性透视图和前视图；

图7a和图7b是与本发明的示例性实施例一起使用的用于进给电极的致动器的示意性侧视图和透视图；

图8a和至图8c是在根据本发明的示例性实施例的装置中使用的调节量规的示意性侧视图、端视图和透视图；

图9是本发明的示例性实施例中使用的阀的示意图；

图10是本发明的示例性实施例中的用于控制电极的移动的电控制电路的示意图；

图11是本发明的多个堆叠的层状的示例性实施例的示意性透视图。

参考图1，一种根据示例性实施例的装置包括壳体2，壳体2具有在入口4和出口(未示出)之间延伸穿过的通道。通道被定义在布置废水通过的入口4和出口之间。提供隔开的第一电极8和第二电极10，并且第一电极8和第二电极10中的每一个形成废水通过的通道的第一壁部分和第二壁部分。该壁部分也可以被称为电极的工作端。电极的工作端是与废水流连通的那些端部。所示的第一电极8和第二电极10延伸穿过壳体，并从壳体向外突出。电极8、10相对于壳体是可移动的，以控制电极的第一壁部分和第二壁部分之间的间距，并且被布置成进给到壳体中以便使电极的工作端与废水流接触。有益地提供电极定位装置12，其中每个电极定位装置12可以独立地移动电极8、10中的每个电极。电极定位装置可以采用各种形式，包括自动装置或手动装置，并且在图5-7中更详细地示出。提供框结构14用于支撑电极8、10和电极定位装置12。

在基本操作中，当电极的工作端磨损时，电极定位装置使电极8、10 彼此相向运动，从而保持电极在通道20中的工作端之间的分隔。

现在参考图2，更详细地示出了壳体2的示意图，其包括分别定义入口4和出口6的端板16、18。

通道20被定义在入口4和出口6之间。如在没有电极的图2中所示，提供窗22，使得存在直通壳体的开口，以能够通过壳体的每一侧引入电极，以便提供定义电极的工作端的电极壁部分。图2中还示出了用于在运行期间使气体能够释放的气体阀24，其在图11中更详细地被示出。在示例性实施例中，通道包括由壳体和电极的壁部分形成的腔室。

还可以提供延伸穿过壳体中的孔的调节量规26，其被布置成使得在电极安装和校准期间其能够用于检查壳体的定义通道的内壁和电极壁部分之间的间隙。调节量规26可以被安装在球形接头上，但允许手柄在校准时滑入和滑出以允许对限定通道的表面进行更大的测试扫描。

气体阀24的提供允许氢气和氧气逸出壳体并且被收集起来供以后用，优选地用在可以反过来为该装置供电的燃料电池中。这些气体的移除是在源头进行的，因为气体不能通过该过程进行处理，并且流体空间中的每个气体分子都被从待处理的水分子中移除。泡沫还可能通过附着到絮状物上而产生问题，絮状物是由于电化学过程而形成的废物沉淀物，使得絮状物浮力过大，然后难以通过下游过滤器有效去除。

现在参考图3a和图3b，分别从壳体的前视图和后视图呈现了前板/后板。板28定义了电极穿过的窗22。板28提供了以电极滑动穿过的通道的形式的引导件30。包括多个固定孔34的凸缘部分32能够固定到壳体的其他部件。当电极被插入至引导件30中时，优选地提供密封件例如O形环以在引导件30和电极之间进行密封。电极的横截面轮廓与窗22的横截面轮廓匹配以在导向件30内提供紧密配合是有益的。

参考图4，提供框结构14，壳体和电极能够被安装在框结构14上。框结构14提供允许系统适应废物流的稳定的、可堆叠和可连接的结构。进一步参考图5，基板36位于框14中并且支撑电极和壳体，同时引导件 38在直线路径上引导电极进给装置44。与各电极的电连接通过弹簧加载的铜带40来完成，确保与电极的良好接触。还参照图6并结合图5，引导件38接收电极进给装置44的凸耳42。在图1中能够看到电极进给装置 44的基部。电极进给装置44包括被布置成在电化学反应期间当电极在通道20中用完时向前驱动电极的板46。电极进给装置44由图7中最佳表示的致动器48向前驱动。致动器48可响应于传感器向控制器的输入进行操作。致动器48驱动电极进给装置44，使得板46接合电极的后端，迫使电极朝向通道20。该致动器有益地是电子操作的线性致动器，并且将线性力施加于电极进给装置44，以朝向通道20驱动电极。在如图1所示的实施例中，提供了手动调节螺钉50，其被用于在系统被设置用于手动操作或安装新电极时推动电极。调节螺钉50被穿入并且旋转，使得螺钉50的尖端与电极进给装置44的后端接合，从而向前驱动板46并且再次朝通道20 驱动电极。

现在参考图8，提供了调节量规26，其头部在图2中示出。在电极安装和校准过程中，该调节量规能够被使用来监测通道的内壁。调节量规有益地被安装在球形接头上，允许手柄在校准时滑入和滑出以允许对通道的内表面进行更大的测试扫描。

现在参考图9，提供了气体阀24，其中气体阀位于壳体的顶部中的开口中。矩形头部52是浮子，其被布置成当气体水平低或废水水平高时关闭阀，反之亦然。圆形倒角部分54是阀座，而轴56将气体阀24定位在壳体中并且允许在基本上竖直的轴线上的线性运动。

现在参考图10，其是用于装置运行的电子控制电路的示意图。所示的控制电路经由控制器56来操作致动器48。提供传感器58以确定电极的工作表面(壁部分)的磨损。相应地，提供了第一传感器和第二传感器。当电极的工作表面磨损时，则传感器鉴别通道的由外壳定义的壁和电极之间的表面结构的变化，并且鉴别出已经形成了预定的凹陷深度。因此，输出从传感器传输到控制器56，控制器56然后激活致动器48，以便维持相对的第一电极8和第二电极10之间的这种分隔，并且特别地维持电极的提供通道的壁部分的工作表面之间的分隔。

现在参考图11，提供了由框结构14保持的多个单独的联动装置。各个框可以垂直堆叠以减少可能水平地连接来实现多个水处理台阶的覆盖区。连接每个装置能够提高处理质量或流量。每层之间的空间允许气体收集管线和电气服务的装配和运行，同时还允许使用手动调节量规26。

本发明允许电极中的每个的工作表面移动以确保电极之间的分隔保持恒定。此外，当电极的工作表面与通道对准时，电极表面上形成的沉积显著减少，从而减少了形成沉积的任何凹陷。由于电极的磨损通过电极的进给来保持恒定的分离，部分或未处理的水不通过系统。此外，由于本装置能够连续运行相当长的时间而不需要更换大电极8、10，所以本发明的停机时间被最小化。将进一步理解的是，例如图1中所示的组件是便携式的，并且可以在相对较远位置的现场放置。因此废水能够在源头处进行处理。

将进一步理解，电极材料可以根据特定的要求来选择。在串联的流体窜槽中提供多个组件的情况下，能够针对不同的组件使用不同的电极材料。将进一步认识到，阳极/阴极的极性能够有规律地进行切换以进一步阻止杂质累积。

进一步指出，现有系统典型地使用以120V和60A提供的电源。这种高电流的影响是电极的严重退化。此外，可变电极磨损模式需要复杂且昂贵的电力电子器件来补偿这些波动。这些变化和电力尖峰可能导致装置“跳闸”，防止进一步的废水处理，直到服务工程师能够纠正问题。在本发明中，能够在10-15A使用低功率例如12V运行该装置，这是显着节能的。由于本发明引起的电极磨损和电极分隔的一致性，不需要以更高的功率输出来运行。

离开装置的经处理的水导致杂质形成凝胶样的团簇，而团簇又能够在下游被过滤。

以上仅以举例的方式描述了本发明，并且本领域技术人员应该理解，可以在不脱离所附权利要求提供的保护范围的情况下进行修改和变化。

Claims (10)

1.一种废水处理装置，其特征在于，包括在入口和出口之间延伸穿过壳体的通道并且包括在所述入口和所述出口之间的水处理区，所述装置还包括具有用于处理所述处理区中的废水的工作端的第一和第二间隔开的电极，以及用于朝所述通道进给所述第一和第二电极以控制所述第一和第二电极的所述工作端之间的间隔的电极进给装置，其中所述通道包括在所述壳体中的腔室，其中所述腔室由腔室壁定义并且所述第一和第二电极的所述工作端各包括各自基本上与所述腔室壁对齐的活性表面。

2.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，其中所述电极进给装置可操作来维持所述第一电极和所述第二电极的所述工作端之间的所述间隔。

3.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，其中每个所述活性表面采用板的形式。

4.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，其中所述第一和第二电极分别从所述壳体的外部穿过所述壳体中的第一和第二窗到所述处理区。

5.根据权利要求4所述的废水处理装置，其特征在于，其中所述第一和第二窗的横截面轮廓基本上分别匹配所述第一和第二电极的横截面轮廓。

6.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，其中所述第一和第二电极被相对于所述壳体可滑动地安装。

7.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述装置包括用于感测所述第一和/或第二电极的所述工作端的相对定位的传感器装置，以及被配置为使得在所述第一和/或第二电极的所述工作端中的一个或两个工作端未对齐的情况下，信号被发送给所述电极进给装置以使得所述第一和/或第二电极的所述工作端重新对齐的控制装置。

8.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，其中所述第一和第二电极被布置为基本上垂直于所述废水穿过所述通道的流动方向。

9.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述装置包括串联的多个壳体，使得流动路径被定义在第一壳体的所述出口和第二壳体的所述入口之间。

10.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述装置包括用于堆叠多个壳体的框结构。