CN87100816A - 水净化处理的方法系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对水箱中的水进行处理清除污染的方法和设备。经水箱中的两个或多个电极(或者一个电极和水箱本身)向水中通以电流，至少使一部分污染物浮起，并从水表面清除掉。最好电极和水箱是由铝制成的。

Description

本发明涉及供家庭使用或其他用途的有污染的水的处理方法以及该方法专用的设备。

许多城镇的供水中含有杂质，有些是混浊的。来自灌溉渠、水坝和直接来自河流的水在进行处理除去杂质之前常常不能满足家庭或其它用途的要求。

传统的水处理方法有添加或不添加化学药品的过滤方法。仅靠过滤本身，结果常常是不满意的，过滤器不能除去超细悬浮颗粒和颜色，水还是混浊的。多年以来通用的水处理方法是向水中加入硫酸铝。由于三价铝离子Al⁺⁺⁺能有效地使带负电荷的悬浮颗粒结成小团块，因此对净化混浊的水是很有用的。大多数污染物带有少量的负电荷，相结合的颗粒然后聚集或集结在一起成为松散的聚集物或絮凝物，慢慢沉降到水处理箱的底部。过一段时间后，取出处理过的水，用砂滤器过滤以除去剩余絮凝物，然后再向此加工过的水中加入另一些化学药品以抵销添加明矾而引起的PH值变化。

含有铝絮凝物和污染物的胶状稀泥留在箱底，必须除去此稀泥才能处理下一箱水以及对此稀泥作最后的处置。

很容易就可得知：这种化学处理方法既贵又对人体有害，而且要求经常维修设备和处置污泥。

另一种处理方法是经电极向水中通电流，但是在过去需要取出这些电极加以清洗。

此外，采用某些金属（如铜、银和铁）制成的电极不能除去某些污染物，反而金属本身还会污染水。

因此本发明的目的是提供一种水处理方法和装置，它克服或基本上消除了已有技术的缺点。

为达到上述目的，本发明采用了一种分离和除去污染物的水处理新方法，本方法包括下述步骤：将未处理的水放入一个容器中;经铝电极向水中通以直流电或整流过的交流电，至少使一部分污染物上浮，从而对水进行处理;至少从水表面清除掉一部分浮起的污染物;至少取出一部分已处理过的水。

本发明最佳实施例无需添加化学药品或使用过滤工艺来得到透明洁净的水，而且该最佳实施例比其它已知方法更有效更经济。

含杂质的水是电导体。在本发明中水的净化是通过向水中通以直流电或整流后的交流电、使一些杂质极化、同时产生极小的气泡来实现的。

在此过程中产生的小气泡在水中迅速地散布开来，起到正电荷颗粒的类似作用，吸引带负电的污染物颗粒，使其集聚在一起形成絮凝体。虽然多数污染物比水重，但在本处理过程中大部分絮凝物由于含有气体很容易地浮到水表面，仅有小部分絮凝物在切断电流后悬浮在水中，然后它们或者慢慢上浮至水表面或者下沉到水处理箱的底部。

最好在取出处理过的水之前除去浮起的污染物。

最好将电流设定在足够的电流强度之下，使其经1至3小时就能对水作有效的处理。

电极最好是由铝制成的

本发明从另一角度提供了一种上述方法专用的水处理设备，它包括：水处理箱（以下简称水箱）;多个安装在水箱内部的电极，其中至少有两个电极（或者一个电极和水箱本身）接到直流电源或整流后的交流电源上，其余的电极彼此绝缘;与水箱相连的水源;从水箱中排水的出水口;与水箱底部隔开一段距离、从水箱中除去沉积物的装置，其中至少一个电极是铝制的。

最好该设备包括一个在对水箱中的水作处理期间除去浮在水表面污染物的装置。

电压和电流最好是可调节的，从而电流可调到足够的强度，在大约1至3小时内就可完成对水的处理。

在一个实施例中，除去浮在水表面的污染物的装置可以是位于水箱上部一侧的溢流堰状溢口，或者是水箱上部对侧的两个类似的溢流堰状溢口，该溢流堰状溢口稍低于水箱上部其他周边部分，或者可以将水箱安放得一端稍低于另一端。可以将浮起的污染物从水表面刮过溢口或者较低端送到一个容器中去处置。

在另一个实施例中，采用的装置可以是个勺铲或撇渣器。

下面结合附图对本发明最佳实施例作进一步的详细描述：

图1是本发明实施例的剖面示意图，在那里所有的电极都连到一个电源上;

图2是另一个更简单实施例的示意图，其中水箱是金属结构，起到一个电极的作用;

图3是本发明实施例的纵向剖视示意图，说明从正在进行处理的水中清除出来的污染物是如何收集的。

图4是已组装的有9个电极的水处理箱的透视图。

图1表示的水处理装置〔30〕是一个内部装有若干电极〔2〕的水箱〔1〕。电极〔2〕是正、负极交错布置的，各自有中间连接件〔3〕，将其连到一个合适的电源（图中未画出）上。用一个绝缘托架〔4〕把电极〔2〕安装在水箱〔1〕中，电极〔2〕间彼此绝缘，且与水箱〔1〕也是绝缘的。

图2给出一种比较简单的实施例，在其中水箱〔1〕用作其中一个电极，而另一个电极位于水箱中央且与水箱绝缘。在本实施例中水箱可以是方形或矩形的;也可以是直立圆柱形的，但其电极〔2〕是一个管状或类似的长条形电极。

在图3中水箱〔1〕有入水口〔5〕、清洁水出水口〔6〕、沉淀物出口〔8〕、溢流堰状溢口〔7〕和斜槽〔15〕。水箱〔1〕可略微倾斜，使最低点在沉淀物出口〔8〕处。各个入口和出口〔5〕至〔8〕的位置可以根据使用方便来进行选择，只要清洁水出口〔6〕高于水箱底配10cm、沉淀物出口〔8〕位于水箱底部以及入水口〔5〕位于水箱〔1〕任一侧壁下部（尽可能低到还能使用的位置）就行。将出口〔8〕设在最低点的目的是为了便于排除污泥以及在必要时冲洗水箱〔1〕。

入水口〔5〕设置在水箱〔1〕端部侧壁尽可能低的位置的目的是为了让流入的水扰动上一次处理的剩余沉积物，并与之混合。出水口〔6〕设置在高于水箱底部约10cm的位置上的目的是为了使清洁水从水箱〔1〕流出时不扰动底部剩余沉积物。溢流堰状溢口〔7〕的功能将在下面详细说明，但它基本上位于水箱〔1〕上周沿的最低点，便于从水箱〔1〕中排除浮起的残渣，斜槽〔15〕直接把去除物导入图中未画出的容器作进一步的处置。

从图4中可看出总共有9个电极〔2〕。在该实施例中，电极〔2〕悬挂在绝缘棒〔20〕上，而绝缘棒〔20〕用移动或固定式连接件连接到水箱〔1〕上，这样电极装配可在水箱〔1〕外进行，然后以绝缘的方式装在水箱〔1〕里面。

在图4中，电极〔2〕可以连接成正、负极交错排列的方式。在另一种实施例中，最外层电极板〔40〕接到一个极上，另一个最外面的电极板〔48〕接到另一个极上，而其它电极板绝缘，不与任何一个电极相连。在这种结构中，由于水的导电性，每块中间绝缘板的电压都有一个与两外层电极板之间电势差成比例的值，因而所有的电极板都起活化作用。这种方法允许在高电压低电流条件下工作，因此在较大型处理设备中具有相当大的优点。

电极板的数目、尺寸和间隔可以是不同的，以便得到最方便最有效的运行条件。

在运行中，要处理的水通过阀〔5〕注入，水箱〔1〕被充满到最高水位〔13〕，然后把电极板接到直流电源或整流过的交流电源上，并通以电流。

本发明采用的典型电源能提供约4-40伏电压，其电流强度取决于设备的尺寸。在采取适当的安全措施后，在较大的设备上可采用较高的电压。对于电压为12伏的电源、尺寸为1.2米×0.75米×0.8米（长×宽×高）的家用矩形水池以及5块尺寸为0.8×0.6米（长×宽）、极性交错排列的铝电极板来说，典型最佳电流将是12-15安培。

最好电源能提供12-24伏直流电或整流后的交流电，电路中有一个开关。但是电压和电流不是严格的。对于大型处理设备来说较高的电压有优越性，因为只需要较低的电流就能做同样的功。

若被处理的水导电率比较低，必须要增加电极板〔2〕的数量。减少它们的间距和/或增加电压，以便维持在一个比较满意的处理时间1-3小时。若水箱〔1〕是铝制的，可将其与电源正极相连来进一步增加电流。

若水箱〔1〕由导电材料制成，且水箱〔1〕本身与电源一极相连，那末任何数量的电极板都行。若水箱〔1〕不与电源相连，而且它是由聚氯乙烯、塑料、玻璃纤维或其他非导电材料制成，那末至少要配置两个相反极性的电极〔2〕，但也可用更多的电极〔2〕。

采用多个电极〔2〕和/或更近的间隔对于规定的电压会增加电流，或者可以用较低的电压来维持规定的电流。对于容积大约为600升（或150英制加仑，或180美制加仑）的家用水箱，可采用4-24伏的电压范围。出于安全原因在家用设备中不建议用更高的电压。

典型的供电周期大约为1小时或更长，然而此处理时间并不是严格的，较大的电流允许用较短的处理时间。最短的满足需要的处理时间取决于所采用的电压、电流的范围以及未处理水的水质。

图3指出，随着时间推移，在水的顶部形成一层密集的凝聚污染沉积物-浮渣层〔12〕，它由极小气泡和大部分污染物（包括重污染物）构成。极细小的气泡吸附了水中污染物形成絮凝体，然后由于含有气体浮到水表面，形成浮渣层〔12〕。一层看上去有些蓬松的或羊毛状的薄层〔9〕下降至水箱底部，但是这一层通常是在撤除电源后产生，一些悬浮絮凝物已有时间沉降下来。

浮渣层〔12〕包含了大部分污染物，将浮渣层〔12〕经较低的溢流堰状溢口〔7〕排至斜槽〔15〕作进一步的处置。对于家用尺寸的水箱，可以用镶有与水箱宽度同长的橡胶材料的刮板将浮渣层〔12〕从溢流堰状溢口〔7〕的上方排至斜槽〔15〕，然后送至图中未画出的容器作进一步的处置。另一种方法是用勺铲除去浮渣层〔12〕，在这种情况勺铲应该由塑料或绝缘材料制成。对于典型的有污染的河水或拦水坝中的水，清除后作进一步处理的浮渣约占水箱容积的百分之一。

当水经过适当处理后，切断电源，撇除或排除污染物的浮渣层〔12〕。在切断电流后水箱中的作用还会继续一会，因为电极板上带有电荷。在典型的运行过程中，为取得最好的效果，在1-2小时后（时间长短不是严格的）再从水表面撇除一次浮渣层是可行的，但不是必要的。

最好将水箱〔1〕中已处理过的水〔11〕停放数小时或过夜，然后通过控制出口〔6〕排出清洁处理过的水〔11〕。

由于控制出口〔6〕离开水箱底部有一段距离，当排出或抽出处理过的水〔11〕不会搅动沉淀下来的絮状物层〔9〕。

在排出已处理过的水〔11〕后，通过控制入口〔5〕向水箱注入新的要处理的水，这搅动了沉淀下来的絮状物层，并将其与注入的水混合，再次进行处理。

除非多次使用之后，水箱〔1〕不需要清理或冲洗干净，因为在上一次循环中剩余的残渣与下一次进水混合，其中大部分在下一次循环中随着浮渣层〔12〕一起被撇除。

若需清洗水箱〔1〕，只需打开控制出口阀〔8〕直至排空剩余的水，然后用清水冲洗水箱和电极板。

最好所有的电极〔2〕由1.5mm或更厚的薄铝板制成，但是电极〔2〕也可以是薄板、板、棒、管、格栅或网状的，电极〔2〕数量可变，附加的电极可用其他材料（如碳）来制成。在确定电路中的电流时，电极〔2〕的表面积、间隔、电压以及水的电导率都起作用。事实上，对于用旧了的铝电极来说电极表面上的小坑有效地增加了电极表面积，提高了性能。

水箱〔1〕可由导电材料制成，最好是铝。水箱〔1〕还可以由玻璃纤维、聚氯乙烯或其他非导电材料制成。水箱〔1〕的形状是不重要的，然而矩形的水箱易于清除浮起的污染物。

若水箱〔1〕是铝制的，则可将其与电源正极相连或使其与电源完全绝缘。

若水箱〔1〕与电源负极相连，它也能正常工作，但水池内壁经长时间工作后会耗损。若水箱〔1〕由导电材料制成但与电源及电极绝缘，水箱〔1〕的电位将取电极正、负电压之间的某个值。

由于上面所描述的水处理系统的特点，某些金属制的水箱不适于持续使用，如镀锌铁皮，因为它会迅速耗损。塑料制的水箱优于金属制的水箱（铝除外）。

对大多数运行情况来说电流并不是严格的，对于电源是12-14伏，每平方厘米电极面积的电流范围最好是0.5-1毫安，每升水处理箱的有效容积的电流范围为15-40毫安。每升水箱功率最好为200-500毫瓦。偏离这些参数值很远时也能满意地工作，但是用较低的功率需延长处理的时间。

若对水质要求稍稍降低，通过增大电流和减少沉淀时间将大大缩短处理时间。

水处理箱尺寸可以变化：小至供旅游者使用的、用闪光灯电池来运行的极小型水箱，或者供宿营地使用的、用汽车蓄电池运行的小型便携式水箱;大至用于城市供水的极大型水箱。

Claims (14)

1、一种用于分离和除去污染物的水处理方法，该方法步骤如下：

将未处理的水放入一个容器中；

经铝电极向水中通以直流电或整流后的交流电，至少使一部分污染物浮起从而对水进行处理；

至少从水表面清除掉一部分浮起的污染物；

至少取出一部分已处理过的水。

2、如权利要求1所述的水处理方法，其特征是：电源电压范围为4到40伏。

3、如权利要求1或2即所的水处理方法，其特征是：电极至少部分浸没在水中。

4、如上述任何一条权利要求所述的水处理方法，其特征是：在取出处理过的水之前清除掉浮起的污染物。

5、如权利要求4所述的水处理方法，其特征是：用刮板或勺铲来清除浮起的污染物。

6、权利要求1所述水处理方法专用的设备，它包括：

水处理箱（以下简称水箱）;

多个安置在水箱中的电极，其中至少有两个电极或者一个电极和电池本身与直流电源或整流后的交流电源相连，其余的电极彼此绝缘;

与水箱相连的水源;

从水箱中排水的排水口;

与水箱底部隔开一段距离、从水箱中除去沉积物的装置，其中至少有一个电极是铝制的。

7、如权利要求6所述的设备，其特征是：从水箱中除去沉积物的装置包括一个溢流堰状溢口。

8、如权利要求6或7所述的设备，其特征是：从水箱中除去沉积物的装置包括刮板、勺铲或撇渣器。

9、如权利要求6、7或8所述的设备，其特征是：水箱是一个电极。

10、如权利要求6、7或8所述的设备，其特征是：水箱由玻璃纤维、塑料或其他非导电材料制成。

11、如权利要求6、7、8或9所述的设备，其特征是：水箱由铝、不锈钢或其它导电材料制成。

12、如权利要求6、7、8、9、10或11所述的设备，其特征是：所用的电极可以是板状、棒状、管状或网状的。

13、基本上如附图所描述的水处理方法。

14、基本上如附图所描述的水处理设备。

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