EA003258B1 - Способ и устройство для очистки сточных вод - Google Patents

Способ и устройство для очистки сточных вод Download PDF

Info

Publication number
EA003258B1
EA003258B1 EA200000440A EA200000440A EA003258B1 EA 003258 B1 EA003258 B1 EA 003258B1 EA 200000440 A EA200000440 A EA 200000440A EA 200000440 A EA200000440 A EA 200000440A EA 003258 B1 EA003258 B1 EA 003258B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
aqueous solution
reservoir
set forth
tank
oxidant
Prior art date
Application number
EA200000440A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200000440A3 (ru
EA200000440A2 (ru
Inventor
Лоренс Ламберт
Стив Кресняк
Original Assignee
Эпплайд Оксидейшн Текнолоджиз (2000) Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эпплайд Оксидейшн Текнолоджиз (2000) Инк. filed Critical Эпплайд Оксидейшн Текнолоджиз (2000) Инк.
Publication of EA200000440A2 publication Critical patent/EA200000440A2/ru
Publication of EA200000440A3 publication Critical patent/EA200000440A3/ru
Publication of EA003258B1 publication Critical patent/EA003258B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C02F1/46114—Electrodes in particulate form or with conductive and/or non conductive particles between them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/24—Treatment of water, waste water, or sewage by flotation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/463—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrocoagulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/4608—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods using electrical discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/722—Oxidation by peroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/76—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with halogens or compounds of halogens
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/76—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with halogens or compounds of halogens
    • C02F1/766—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with halogens or compounds of halogens by means of halogens other than chlorine or of halogenated compounds containing halogen other than chlorine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C02F2001/46123—Movable electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C02F2001/46152—Electrodes characterised by the shape or form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/22—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the processing of animals, e.g. poultry, fish, or parts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/003—Coaxial constructions, e.g. a cartridge located coaxially within another
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4612—Controlling or monitoring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4612—Controlling or monitoring
    • C02F2201/46125—Electrical variables
    • C02F2201/4613—Inversing polarity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4612—Controlling or monitoring
    • C02F2201/4615—Time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4616—Power supply
    • C02F2201/4617—DC only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4616—Power supply
    • C02F2201/46175—Electrical pulses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4619—Supplying gas to the electrolyte
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/05—Conductivity or salinity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/02—Fluid flow conditions
    • C02F2301/024—Turbulent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/06—Pressure conditions
    • C02F2301/066—Overpressure, high pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

Способ отделения загрязняющих веществ из водного источника, содержащего загрязняющие вещества, который в одном варианте реализации предусматривает использование окислителя с большой окислительной способностью, растворенного в водной системе. Газ растворяют внутри резервуара в водном растворе и обеспечивают возможность регулирования давления внутри резервуара. Это позволяет создать максимальный контакт растворенного газообразного окислителя с загрязняющими веществами. После окисления материал, выходящий из резервуара, подвергают воздействию гидравлической кавитации. Результирующим эффектом кавитации является пенообразование, причем пена обеспечивает перенос хлопьев в отдельную от водного раствора фазу. Таким образом, процесс фактически представляет собой процесс переноса массы с использованием растворенного газообразного окислителя. В другом варианте осуществления процесс может быть усилен за счет электрокоагуляции. Он предусматривает использование электролитического элемента, который расположен внутри резервуара, содержащего окислитель. За счет обеспечения наличия электродов и подвергания их воздействию источника тока загрязняющие вещества внутри водного раствора или окисляются, или разрушаются иным образом, и этот процесс представляет собой дополнение к окислению, вызванному растворенным газообразным окислителем. Также заявлено устройство, предназначенное для реализации способов, описанных выше.

Description

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для очистки сточных вод и, более точно, настоящее изобретение относится к отделению загрязняющих веществ от водного раствора с использованием технологий переноса масс и электрокоагуляции.
Предпосылки изобретения
Отделение или удаление загрязняющих веществ из водных систем представляет собой сложную проблему, с которой в данной области техники сталкиваются и которую пытаются решить в течение многих десятилетий. Для решения этой проблемы область техники развивалась вместе с развитием индустриальных технологий, поскольку загрязнение воды увеличивалось пропорционально темпам роста промышленного производства. Вначале очистка воды просто заключалась в добавлении материалов, пригодных для того, чтобы вызвать осаждение определенных материалов, фильтрации, ионообмене и других процессах. При непрерывном ужесточении требований к чистоте воды электрохимия становилась все более популярной. Было установлено, что использование электродов, расположенных внутри электролитического элемента и подвергаемых воздействию электрического тока, является целесообразным для обработки растворов, содержащих загрязняющие вещества. В некоторых случаях этот процесс очистки применяли в сочетании с другими процессами для получения инертных соединений. Типичные электрохимические устройства, известные из уровня техники, представлены одной из ссылок, выбранной для обзора, которая является патентом США № 1095893, выданным на имя ЬапЛтеШ, 5 мая 1914 г. Этот патент относится к электрохимической обработке, в этом патенте указано, что такие электролитические элементы пригодны для очистки воды. Как указано в описании, в качестве материала для пластин электролитических элементов используются электроды из меди, алюминия, латуни или других сплавов. Кроме того, в описании рассматривается наличие отстойников, которые обеспечивают процесс отстаивания (флокуляции) материалов. В колонке 2 описания указано, что ряд электродов расположен таким образом, что вода проходит вверх через устройство, при этом обеспечивается возможность «...прохождения воды посредством циркуляции, в результате чего любые материалы, добавленные к ней или обнаруженные в ней, могут быть тщательно перемешаны и все частицы жидкости будут контактировать с электродами...». Кроме того, в колонке 2 указано, что электроды выполнены в виде горизонтально расположенных пластин и пластины могут быть выполнены с отверстиями, которые могут быть расположены центрально, при этом пластины из чередующейся группы других пластин имеют выемки на своих концах. В колонке 3 описания указано, что для обеспечения над лежащего прохода или циркуляции жидкости между пластинами 14 и ее перемещения по всему устройству предусмотрены чередующиеся пластины с отверстиями, обозначенными 14А, при этом срезанные углы промежуточных пластин выполнены с канавками или выемками 14В, как показано на фиг. 8 и 9. За счет этого поток жидкости при очистке отклоняется и обеспечивается введение ее в контакт со всей поверхностью соответствующих пластин, что гарантирует необходимую электрическую обработку.
Несмотря на то, что это описание разъясняет, как проходит процесс электрохимической очистки воды, в нем отсутствует какое-либо указание на добавление окислителя, такого как озон. Кроме того, идеи этого патента ограничены электрохимией; в описании не приводится никаких деталей относительно флотации с использованием растворенного воздуха, гидродинамики текучих сред, кавитации, флокуляции или каких-либо других динамических принципов, относящихся к текучим средам, которые увеличили бы степень использования электрохимического элемента, описанного в данном патенте.
В патенте США № 1146942, выданном 20 июля 1915 г. на имя ЬапЛтеШ, приводится вариант того, что было рассмотрено в предыдущем патенте. В этом патенте имеется ясное указание на то, что электроды имеют различную полярность и что соответствующий переключатель полюсов, который обозначен ссылочным номером 26 на чертежах, может быть использован для переключения тока с тем, чтобы в течение определенного промежутка времени один комплект пластин выполнял функцию катодов, в то время как другой комплект пластин в течение этого же промежутка времени выполнял функцию анодов. Этот патент представлял собой шаг вперед в данной области техники за счет выполнения устройства с обратной полярностью для изменения полярности отдельных элементов внутри установки. В этом патенте, подобно предыдущему патенту, отсутствуют указания на окисление растворенным газом в противотоке. Кроме того, можно предположить, что это устройство не будет хорошо подходить для обработки широкого ряда загрязняющих веществ различных видов (органических, неорганических, их комбинаций и т.д.).
В следующей ссылке, представляющей собой патент США № 1131067, выданный 9 марта 1915 г. на имя ЬапЛтеШ, рассматривается повторное введение очищенной жидкости для дополнительной очистки в устройстве, а также рассматривается биохимическая очистка или обработка для образования флокулирующих агентов, образуемых или из металлических электродов, или благодаря простой химической реакции, или благодаря химической реакции, стимулированной электрическим током; или благодаря какой-либо другой обработке. В колонке 2 в строке 25 и далее описана рециркуляция материала для дополнительной обработки в устройстве.
В патенте США № 3728245, выданном 17 апреля 1973 г. на имя Рте18 и др., описано устройство для обработки сточных вод, имеющее ряд электролитических пластин, предназначенных для электрокоагуляции. В этом патенте рассмотрена необходимость поддержания давления в схеме с тем, чтобы хлор и озон сохранялись в растворе для усиления бактерицидного действия. В данном патенте делается новый шаг в развитии технической области, разработанной ЬаийгеЮ и др., за счет использования окислителя для усиления электрокоагуляции. Несмотря на то, что в этом патенте приводятся дополнительные материалы, относящиеся к данной области техники, в ней отсутствует какое-либо указание на кавитацию или флокуляцию, вызванное скачками давления в выходном потоке обработанного водного материала.
К другим ссылкам относятся патент США № 913827, выданный 2 марта 1909 г. на имя КоПеп. патент США № 3523891, выданный 11 августа 1970 г. на имя Мей1, патенты США №№ 5928493, 5705050, 5746904 и 5549812, 3846300, 5587057 и 5611907.
Было обнаружено, что электролитические процессы, в целом, полезны, однако, конструкция электролитических элементов была такова, что на электродах часто скапливались отложения и, следовательно, изменялись требования к току электролитического элемента. Кроме того, многие из пластин в существующих устройствах являются довольно большими и не обеспечивают никаких усовершенствований с точки зрения увеличения площади поверхности, чтобы тем самым увеличить число реакций с загрязняющими веществами, подлежащими обработке в воде. Естественно, это приводит к более низкому уровню взаимодействия и более высоким затратам на эксплуатацию электролитического элемента с учетом тока, который требуется при накапливании отложений.
Также было предложено использовать системы флотации с применением растворенного воздуха. Одна такая установка изготовлена фирмой РтееШоп Епу1топтеп1а1 8у51еш5 Сотрапу. Эта компания производит устройства, которые используются для флокуляции и коагуляции внутри одной и той же установки. Эта установка довольно хорошо отвечает целям, для которых она была разработана, однако, конструкция имеет чрезвычайно большую площадь основания и не обеспечивает возможности протекания различных химических процессов внутри одного и того же устройства.
Возможно, более желательными установками из тех, которые были разработаны в данной области техники для очистки воды, являются те, в которых применение растворенных га зов для окисления было довольно успешным. В данной области техники в настоящее время известно, что, как правило, установки для электролиза, в которых применяется окисление, открыты для воздействия атмосферного давления, при этом обеспечивается возможность выхода растворенного в растворе газа из раствора. В устройстве в соответствии с известным уровнем техники обеспечивается извилистая траектория или прилагается другое усилие, чтобы удержать пузырьки в растворе как можно дольше. Преимуществом этого является обеспечение активного участка (поверхности пузырька) окислителя, так что загрязняющее вещество может быть подвергнуто окислению. Когда газообразное вещество выходит затем к поверхности, загрязняющее вещество выпадает хлопьями, и после этого материалы подвергаются сепарации. Этот процесс широко известен как аэрация, и в данной области были предложены различные устройства, предназначенные для удерживания пузырьков в растворе и увеличения тем самым степени взаимодействия поверхности пузырьков с материалом, подлежащим окислению или обеззараживанию иным образом.
Было бы желательно, если бы существовал процесс, при котором газообразный окислитель можно было бы вводить в резервуар или другую камеру или ограниченную зону при достаточном давлении для того, чтобы удержать газ в растворе. При этом самые малые возможные пузырьки в растворе могли бы участвовать в окислении загрязняющих веществ, имеющихся в растворе. Было бы особенно желательно, если бы существовала доступная система, в которой можно было бы удерживать в растворе растворенный газообразный окислитель с тем, чтобы создать как можно меньшие по размерам пузырьки и тем самым обеспечить как можно большую площадь поверхности для реакции с загрязняющими веществами, подлежащими отделению, и, кроме того, обеспечить возможность регулирования размера пузырьков.
Настоящее изобретение направлено на создание устройства массопереноса и способа окисления для отделения загрязняющих веществ от водного раствора, при которых окислитель удерживается в растворе до того момента, пока не возникнет необходимость снижения давления и выхода окислителя из раствора.
Краткое описание изобретения
Одной задачей одного варианта осуществления настоящего изобретения является разработка усовершенствованного способа отделения загрязняющих веществ из водного раствора. При этом используется устройство массопереноса в противотоке.
Следующей задачей одного варианта осуществления настоящего изобретения является разработка непрерывного способа отделения загрязняющих веществ от водного раствора, включающего следующие этапы: обеспечение наличия водного раствора, содержащего загрязняющие вещества, обеспечение наличия закрытого резервуара, имеющего впускное отверстие и выпускное отверстие, причем впускное отверстие расположено на большей высоте по сравнению с выпускным отверстием, введение водного раствора в резервуар, вовлечение окислителя в водный раствор, поддержание давления, превышающего атмосферное, в резервуаре для уменьшения размера пузырьков окислителя, чтобы максимально увеличить площадь поверхности для контакта пузырьков окислителя с загрязняющими веществами в водном растворе, окисление загрязняющих веществ и избирательное создание скачка давления вне резервуара для обеспечения флокуляции окисленных загрязняющих веществ в отдельную от водного раствора фазу.
Что касается окислителя, то одним из предпочтительных для использования в настоящем изобретении окислителей является озон, однако, легко можно оценить то, что может быть использован любой другой пригодный окислитель, такой как, в частности, хлор, бром, пероксид водорода, соответствующие нитросоединения.
Было установлено, что посредством эффективного выполнения системы аэрации в виде инвертированной или обратной системы может быть обеспечено эффективное окисление загрязняющего вещества. Резервуар может представлять собой изолированную камеру, трубу с закрытыми концами или в альтернативном варианте может представлять собой выемку в грунте для подземной обработки загрязняющих веществ в водном растворе. При данном способе впускное отверстие расположено на большей высоте по сравнению с выпускным отверстием. Таким образом, поступающий захваченный газообразный окислитель принудительно перемещается вниз через раствор и, следовательно, будет действовать в противотоке по отношению к водному раствору, подлежащему очистке. За счет поддержания давления выше атмосферного в камере, резервуаре, контейнере и т.д. газообразный окислитель удерживается в растворе в виде очень мелких пузырьков. Это дало заметные результаты, поскольку пузырьки меньшего размера создают существенно увеличенную площадь поверхности для контакта с загрязняющими веществами для окисления последних. Это достигается за счет регулирования давления на входе в резервуар и давления на выходе из него. Таким образом, обеспечивается возможность эффективного регулирования давления, и давление может быть задано пользователем. Это представляет собой заметное отличие от предшествующего технического уровня, который фактически характеризуется использованием открытых резервуаров и, следовательно, наличием возможности выравнивания давления до уровня атмосферного давления, при этом известный технический уровень просто предусматривает использование спиральных или извилистых траекторий или траекторий с другой сложной формой, по которым проходит газ. Идея предшествующего технического уровня состояла в том, чтобы предусмотреть извилистую траекторию с тем, чтобы попытаться удержать пузырьки в растворе и, следовательно, по меньшей мере, частично в контакте с материалом, подлежащим обработке. Технология по предшествующему техническому уровню фактически представляет собой технологию аэрации, при которой газ принудительно подается через раствор для окисления.
Отличие настоящего изобретения проявляется совершенно отчетливо и представляет собой существенный прогресс в данной области техники. Было обнаружено, что посредством поддержания давления внутри ограниченной камеры газообразный окислитель можно удерживать в растворе в течение выбранного пользователем интервала времени; это представляет собой отличие от того, что предлагается в соответствии с известным техническим уровнем. В данном случае обеспечивается возможность регулирования размера пузырьков окислителя внутри камеры, что способствует контакту в противотоке между пузырьками окислителя и водным раствором и, кроме того, обеспечивает осуществление выбранного пользователем скачка давления в виде, например, гидравлической кавитации, чтобы вызвать флокуляцию. Регулирование на данном уровне вообще не предлагалось ранее в соответствии с предшествующим техническим уровнем; согласно предшествующему техническому уровню фактически использовался процесс аэрации по принципу успех или провал, в отличие от регулируемого процесса, который также приводит к образованию богатого хлопьями и чистого водного раствора.
Если рассмотреть настоящее изобретение в целом, то можно увидеть, что оно объединяет ряд технологий, включая флотацию с использованием растворенного воздуха, гидравлическую кавитацию, динамику текучих сред, массоперенос и электрокоагуляцию. Эти концепции объединены вместе для создания эффективного процесса отделения загрязняющих веществ, который инвариантен в отношении загрязняющих веществ. Этот признак невозможно использовать в предшествующем техническом уровне; в соответствии с существующим техническим уровнем в большинстве случаев предлагаются способы, которые чувствительны к материалам, имеющимся в системе, подлежащей очистке. Посредством обеспечения регулирования давления материала на входе в резервуар по отношению к давлению на выходе можно удерживать максимальное количество газообразного окислителя в растворе, в результате чего создаются пузырьки с наименьшим возможным раз7 мером при наибольшей возможной плотности и при наибольшей возможной продолжительности пребывания их в растворе. Эти признаки совместно с принципами электрокоагуляции способствуют обеспечению способа, приведенного в данной заявке.
Было установлено, что сочетание такой технологии с процессом электрокоагуляции позволяет усилить процесс массопереноса, дает очень хорошие результаты и существенным образом снижает ограничения и остроту проблем в данной области техники. В действительности, в качестве дополнительной задачи одного варианта осуществления настоящего изобретения является регулирование, обеспечиваемое в системе, в которой используется газообразный окислитель, которое может быть объединено с преимуществами электрокоагуляции. Соответственно в качестве дополнительной задачи одного варианта осуществления настоящего изобретения разработан непрерывный способ отделения загрязняющих веществ от водного раствора, включающий следующие этапы: обеспечение наличия водного раствора, содержащего загрязняющие вещества, обеспечение наличия закрытого резервуара, имеющего впускное отверстие и выпускное отверстие, причем впускное отверстие расположено на большей высоте по сравнению с выпускным отверстием, установку электролитического элемента в резервуар для обеспечения электрического поля в водном растворе, введение водного раствора в резервуар, вовлечение окислителя в водный раствор, поддержание давления, превышающего атмосферное, в резервуаре для уменьшения размера пузырьков окислителя, чтобы тем самым обеспечить максимальную доступную площадь поверхности для контакта пузырьков окислителя с загрязняющими веществами в водном растворе, окисление загрязняющих веществ и окислителя и флокуляцию загрязняющих веществ за счет подвергания их воздействию электрического поля, и избирательное создание скачка давления вне резервуара для обеспечения флокуляции любых оставшихся окисленных загрязняющих веществ в отдельную от водного раствора фазу.
Следующей задачей настоящего изобретения является разработка способа отделения загрязняющих веществ от водного раствора, включающего следующие этапы: обеспечение наличия водного раствора, содержащего загрязняющие вещества, окисление водного раствора окислителем под давлением выше атмосферного для удерживания окислителя в растворе, подвергание водного раствора воздействию электролитического элемента для обеспечения электрокоагуляции загрязняющих веществ и избирательное создание скачка давления для флокуляции коагулированных и окисленных загрязняющих веществ в отдельную от водного раствора фазу.
Особенно важно то обстоятельство, что водный раствор может содержать как органические, так и неорганические отходы или комбинацию органических и неорганических отходов.
Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка устройства для отделения загрязняющих веществ от водного раствора, содержащее водный источник, содержащий загрязняющие вещества, закрытый резервуар, выполненный с возможностью создания в нем повышенного давления, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие, причем впускное отверстие расположено на большей высоте по сравнению с выпускным отверстием и сообщается с водным источником, средство для введения окислителя под давлением в резервуар, электролитический элемент, расположенный внутри резервуара и предназначенный для электрокоагуляции материала в водном источнике, средство для подачи тока в электролитический элемент и средство для избирательного создания гидродинамической кавитации в обработанном водном растворе для флокуляции окисленных загрязняющих веществ в отдельную от водного раствора фазу.
Описание изобретения сопровождается чертежами, иллюстрирующими предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой схематичное изображение одного варианта осуществления настоящего изобретения, фиг. 2 представляет собой схематичное изображение второго варианта осуществления настоящего изобретения, фиг. 3 представляет собой схематичное изображение третьего варианта осуществления настоящего изобретения, фиг. 4 представляет собой схематичное изображение четвертого варианта осуществления настоящего изобретения, фиг. 5 представляет собой схематичное изображение пятого варианта осуществления настоящего изобретения, фиг. 6А и 6В представляют собой схематичные изображения схемы очистки противотоком, предназначенной для использования в настоящем изобретении, фиг. 7 А и 7В представляют собой схематичные изображения альтернативного варианта на фиг. 6А и 6В, фиг. 8А и 8В представляют собой схематичные изображения альтернативных вариантов на фиг. 6А и 6В и фиг. 7А и 7В, фиг. 9 представляет собой продольное сечение одного варианта осуществления электролитического элемента в соответствии с настоящим изобретением, фиг. 10 представляет собой выполненное с частичным вырывом изображение альтернативного варианта на фиг. 9, фиг. 11 представляет собой вид сверху пластины, предназначенной для использования в настоящем изобретении, фиг. 12 представляет собой сечение по линии 12-12 на фиг. 11, фиг. 13 представляет собой схематичное изображение схемы, предназначенной для использования в настоящем изобретении, фиг.14 представляет собой схематичное изображение переключающей схемы, предназначенной для использования в настоящем изобретении, фиг. 15 представляет собой схематичное изображение схемы с микропроцессором, предназначенной для использования в настоящем изобретении, фиг. 16 представляет собой дополнительное схематичное изображение переключающей схемы, предназначенной для использования в настоящем изобретении, фиг. 17 представляет собой схематичное изображение дополнительного варианта осуществления настоящего изобретения, фиг. 18 представляет собой сечение изображения на фиг. 17, фиг. 19 представляет собой схематичное изображение плазменного элемента, предназначенного для использования в настоящем изобретении, фиг. 20 представляет собой схематичное изображение дополнительного варианта осуществления настоящего изобретения, фиг. 21 представляет собой схематичное изображение еще одного дополнительного варианта осуществления настоящего изобретения, и фиг. 22 представляет собой схематичное изображение еще одного дополнительного варианта осуществления настоящего изобретения.
Аналогичные ссылочные номера на фигурах обозначают аналогичные элементы.
Предисловие
Аббревиатура ΒΘΌ, используемая в данном описании, относится к биологической потребности в кислороде (БПК); аббревиатура СОЭ. используемая в данном описании, относится к химической потребности в кислороде (ХПК); и аббревиатура ΤΘΌ, используемая в данном описании, относится к полной потребности в кислороде (НИК). Следует понимать, что при указании количеств в процентах имеются в виду весовые проценты, если не указано иное. Символ те/ν (в/о) означает отношение веса к объему. Символ О3 означает газообразный озон. Все остальные химические символы, используемые в данном описании, имеют свое обычное значение. Аббревиатура Τδδ, используемая в данном описании, относится к общему содержанию взвешенных веществ (ОСВВ); аббревиатура ΤΌ8, используемая в данном описании, относится к общему содержанию растворенных твердых веществ (ОСТВ).
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
На фиг. 1 показано общее схематичное изображение устройства, предназначенного для использования при реализации способа. В данном примере источник воды, загрязненной органическими загрязняющими веществами, неорганическими загрязняющими веществами или их комбинацией, представлен под ссылочным номером 10. Может быть предусмотрен насос 12 для подачи текучей среды из источника 10 текучей среды в резервуар 14. Между источником 10 и резервуаром 14 расположена трубка Вентури 16, которая сообщается по текучей среде с источником окислителя, причем этот источник обозначен ссылочным номером 18. В том случае, если окислитель находится в газообразном состоянии, он может представлять собой озон, бром, хлор, нитросоединения. Если в качестве окислителя выбрана жидкость, она представляет собой пероксид водорода и другие родственные окислители. В том случае, когда выбранный окислитель находится не в газообразном состоянии, этот окислитель может быть переведен, например, из жидкого состояния в газообразное состояние с помощью любого пригодного средства, известного специалистам в данной области. Окислитель из источника 18 вводится в резервуар 14 при использовании трубки Вентури 16.
В показанном примере резервуар 14 представляет собой контейнер, выполненный с возможностью создания в нем повышенного давления и изготовленный из материала, способного выдерживать давление, по меньшей мере, в несколько атмосфер. Резервуар 14 имеет впускное отверстие 20, сообщающееся по текучей среде с трубкой Вентури 16, и выпускное отверстие 22. Впускное отверстие 20 расположено на большей высоте по сравнению с выпускным отверстием 22. Трубка Вентури 16 обеспечивает введение окислителя в водный источник за счет его увлечения. Когда увлеченный окислитель и водный раствор поступают в резервуар 14, содержимое будет находиться при повышенном давлении.
Для описанной в данной заявке технологии важно, чтобы внутри резервуара 14 поддерживалось давление. Это обеспечивает растворение газообразного озона в растворе и образование мельчайших пузырьков (не показанных). Поток проходит вниз от впускного отверстия 20 к выпускному отверстию 22. Таким образом, пузырьки окислителя поднимаются в противотоке по отношению к водному раствору. Режим течения очень эффективен, когда раствор наполнен мелкими пузырьками. Как очевидно для специалистов, мелкие пузырьки создают огромную площадь поверхности по сравнению с пузырьками большего размера. Кроме того, если поддерживается давление, пузырьки меньшего размера имеют более длительное время жизни в растворе и тем самым обеспечивают макси11 мальную окислительную способность. Схема противотока в целом показана стрелками 24 и 26 внутри резервуара 14.
После необходимого времени пребывания в резервуаре 14 окисленный материал, выходящий из выпускного отверстия 22, подвергается воздействию скачка давления с тем, чтобы вызвать гидродинамическую кавитацию. За счет этого в случае снятия давления газообразный окислитель выделяется из раствора и флокулированный материал эффективно всплывает, так что флокулированная фаза отделяется от водной фазы. Скачок давления может быть осуществлен с помощью устройства для сужения сечения потока, диафрагмы или другого устройства для снятия давления, обозначенного ссылочным номером 28. После того как будут созданы отдельные фазы и, таким образом, загрязняющие вещества будут отделены от водного раствора, эти отдельные фазы могут быть подвергнуты дополнительным операциям. В случае водной фазы вода может подвергаться дополнительной очистке с помощью специальной технологии дистилляции, в частности ионообмена. Что касается хлопьев, то они могут быть обработаны с помощью специальной технологии, предназначенной для извлечения каких-либо ценных веществ, которые могут находиться в связанном состоянии в хлопьях. Последующие операции, указанные выше, не показаны на чертежах.
На фиг. 2 показан вариант устройства на фиг. 1. В данном варианте осуществления предусмотрено сенсорное устройство, обозначенное ссылочным номером 30 и предназначенное для обеспечения перенасыщения водного раствора перед выходом из выпускного отверстия 22 и регулирования количества окислителя, вводимого с помощью трубки Вентури 16. Это достигается за счет того, что предусмотрен поплавковый клапан 32, который плавает на уровне жидкости внутри резервуара 14 и электрически соединен с датчиком 34. Датчик 34, в свою очередь, электрически или механически соединен с клапаном 36. Клапан 36 непосредственно соединен с источником окислителя 18, и, следовательно, когда с помощью поплавкового клапана 32 будет установлено, что уровень жидкости в резервуаре 14 существенно снижается, датчик 34 выдает сигнал клапану 36 на временное прекращение ввода окислителя в систему и в частности во впускное отверстие 20 через трубку Вентури 16. В альтернативном варианте эта конструкция может быть заменена на простую газоотводную трубку (не показанную).
На фиг. 3 показан альтернативный вариант осуществления на фиг. 1 и 2. В данном варианте осуществления резервуар 14 представляет собой подземную выемку, внутри которой расположен источник загрязнения и водная фаза 10. С помощью данного варианта осуществления констатируется тот факт, что данный способ может быть непосредственно применен в полевых ус ловиях. Его целесообразно использовать в том случае, когда в образовании в грунте имеется отложение углеводородов или других соединений нефти и органических веществ. В том случае, если поверхность подземной выемки состоит из материала, не способного выдерживать воздействие давления выше атмосферного в течение длительных периодов времени, образованная выемка может быть предварительно обработана материалом для придания непроницаемости внутренней поверхности, упрочнения поверхности или подготовки ее иным образом для продолжительного воздействия давления. Специалистам в данной области известны соответствующие способы, вещества или другие виды обработки.
В этом способе окислитель может вводиться так же, как и в рассмотренных выше случаях. Окислитель будет вводиться в выемку 14 через впускное отверстие 20 в выемке. Как указано выше, выемка 14 содержит водную смесь органических веществ, неорганических веществ и т. д., и, следовательно, введение окислителя под давлением в выемку приведет к окислению загрязняющих веществ при таком же механизме (в противотоке), как рассмотренный на фиг. 1 и 2. Окисленный материал может быть перемещен из выпускного отверстия 22 в выемке 14 с помощью насоса 38 в устройство 28 для сужения сечения потока для создания скачка давления и тем самым флокуляции окисленных соединений. После выпадения хлопьев загрязняющие вещества, по существу, отделяются от водной фазы и могут подвергаться последующим операциям, как указано выше в данном описании.
Для повышения эффективности работы системы, рассмотренной со ссылками на фиг. 13, водный раствор может быть подвергнут отдельной операции электрокоагуляции. Далее будут описаны различные варианты осуществления.
На фиг. 4 показан дополнительный вариант осуществления устройства. В данном варианте осуществления сточные воды из резервуара 40 с помощью насоса 12 подаются через устройство 16 с трубкой Вентури, расположенное за насосом 12 по ходу потока. Озон, создаваемый в источнике 18 озона, вовлекается в сточные воды через трубку Вентури 16. Сточные воды затем проходят через электролитический элемент 42 для электрофлокуляции, расположенный в резервуаре 14. Далее в данном описании резервуар 14 и электролитический элемент 42 будут вместе называться электролитическим элементом 42. Обеспечивают принудительное прохождение сточных вод турбулентным образом через сильное электрическое поле, создаваемое электронной схемой 44 возбуждения электролитического элемента. Сточная вода затем проходит из резервуара 14 через устройство для сужения сече ния потока, примером которого является диафрагма 28, и оттуда обратно в резервуар 40.
В магистрали, по которой проходят сточные воды, между насосом 12 и трубкой Вентури 16 предусмотрен клапан 46 отсечения электролитического элемента. Между насосом 12 и клапаном 46 отсечения электролитического элемента подсоединена магистраль 48 для выпуска содержимого из резервуара 40, имеющая клапан 50 отсечения выпуска. Клапан 46 отсечения электролитического элемента открывается во время обработки сточных вод и закрывается, когда оператор намеревается выпустить сточные воды из резервуара 40 после очистки. Напротив, клапан 50 отсечения выпуска может быть закрыт во время очистки сточных вод и открыт для выпуска очищенных сточных вод.
Газовый клапан 52 предусмотрен для регулирования потока озона, поступающего в сточные воды. Газовый клапан 52 в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть выполнен с электроуправлением, как более подробно будет описано ниже.
Диафрагма 28 может представлять собой диск из нержавеющей стали или другого материала, стойкого к растворению под действием сточных вод, причем диск расположен в трубопроводе, соединяющем электролитический элемент 42 и резервуар 40, и имеет, по меньшей мере, одно отверстие (не показанное) с острыми краями. В приведенном в качестве примера устройстве, подробно описанном ниже, в диафрагме 28 используется одно отверстие, которое приблизительно на 10% больше по сравнению с каналом в трубке Вентури 16, так что в процессе работы устройства давление сточных вод в электролитическом элементе 42 имеет приемлемые, более низкие значения по сравнению с давлением на выходе насоса с тем, чтобы обеспечить надлежащую работу трубки Вентури 16 в пределах расчетных рабочих параметров последней.
Очевидно, что для сточных вод с некоторыми составами могут быть предпочтительными более высокие давления в электролитическом элементе 42, но если используется более высокое давление, то возникает необходимость в выборе соответствующего насоса 12 для обеспечения более высокого давления на входе в трубку Вентури 16 для создания перепада давлений в трубке Вентури 16 для вовлечения такого количества озона в сточные воды, которое необходимо для конкретного состава сточных вод, подвергаемых очистке. Простое уменьшение площади отверстия или отверстий в диафрагме 28 для увеличения давления в электролитическом элементе 42 нежелательно, поскольку в этом случае не будет обеспечено вовлечение достаточного количества озона в поток через трубку Вентури 16, так как перепад давлений в трубке Вентури будет уменьшен. Также нежелательно, чтобы площадь отверстия или отверстий в диафрагме 28 была слишком большой, даже если необходимое давление поддерживается в электролитическом элементе 42, поскольку это привело бы к слишком большому перепаду давлений в трубке Вентури 16 и вовлечению слишком большого количества озона в сточные воды, что вызвало бы накапливание газа в электролитическом элементе 42 и непроизводительный расход озона, а также менее эффективную работу электролитического элемента 42.
На фиг. 5 показан дополнительный вариант осуществления устройства. В данном варианте осуществления показана группа электролитических элементов 42, 42' и 42, имеющих разное расположение электродов. Электроды внутри электролитического элемента 42 обозначены ссылочным номером 54 и соединены со стержнями 56 и 58, которые, в свою очередь, соединены с источником 60 постоянного тока, включающим схему управления. Более детально особенности электролитического элемента 42 будут рассмотрены ниже в данном описании. В данной конструкции выпускной канал 22 электролитического элемента 42 становится впускным каналом 20 электролитического элемента 42', и выпускной канал 22 электролитического элемента 42' становится впускным каналом 20 электролитического элемента 42. Окислитель 18 может быть добавлен в необходимом количестве и, кроме того, сепаратор 61 для отделения жидкости от твердых веществ может легко быть встроен в схему для разделения хлопьевидной и водной фаз перед пропусканием через следующий электролитический элемент.
Что касается различного геометрического расположения электродов, то в электролитическом элементе 42 предусмотрена система с параллельными пластинами, расположенными соосно на некотором расстоянии друг от друга по вертикали. В электролитическом элементе 42' предусмотрена конструкция с удлиненными электродами, в то время как электролитический элемент 42 имеет множество несвязанных гранул.
Несмотря на то, что на фиг. 5 показаны три различных варианта геометрии электродов, они приведены только в качестве примера. Все электролитические элементы 42 могут иметь одинаковую геометрию электродов или любую другую их комбинацию и количество.
На фиг. 6А и 6В изображено устройство для очистки электролитических элементов противотоком, когда они подключены. На фиг. 6А показан электролитический элемент 42 в процессе использования с увлеченным окислителем и водным раствором, поступающим через впускное отверстие 20 с направлением потока, обозначенным стрелкой 62, и выходящим через выпускное отверстие 22 для прохождения в электролитический элемент 43 с очисткой противотоком через впускное отверстие 20 этого электролитического элемента. Между выпускным отверстием 22 и впускным отверстием 20 расположен соответствующий клапан 64. Направление потока в электролитическом элементе 43 обозначено стрелкой 66. Материал, находящийся в электролитическом элементе 43, перемещается к выпускному отверстию 22 и затем к устройству 28 для сужения сечения потока. Между выпускным отверстием 22 и устройством 28 для сужения сечения потока расположен соответствующий клапан.
На фиг. 6В показана конструкция, обратная конструкции на фиг. 6А, в которой электролитический элемент 42 выполняет функцию электролитического элемента с очисткой противотоком, а электролитический элемент 43 служит в качестве рабочего электролитического элемента. Направление потока в электролитических элементах также изменено на противоположное, как показано. При работе обработанный материал из электролитического элемента 43 перемещается к впускному отверстию 20 электролитического элемента 42. Для ограничения или прекращения потока может быть использован клапан 64. Обработанный материал выходит через выпускное отверстие 22 и устройство 28 для сужения сечения потока. Между устройством 28 для сужения сечения потока и выпускным отверстием 22 предусмотрен клапан 70.
Электролитические элементы 42 и 43 могут быть поочередно приведены в действие для обеспечения очистки противотоком, и тем самым будет иметь место чередование между потоками на фиг. 6А и 6В. В этом случае ссылки в описании на выпускные отверстия и впускные отверстия электролитических элементов должны быть заменены друг на друга; это обусловлено не конструктивным отличием, а, скорее, отличием в процессе работы.
Чередование между схемами на фиг. 6А и 6В будет со временем изменяться в зависимости от требований; короткий цикл может составлять от 30 с до приблизительно 10 мин, более длительный цикл может составлять от 1 до 8 или более часов. В каждый момент времени любое число электролитических элементов может находиться в режиме эксплуатации или в режиме очистки противотоком.
На фиг. 7А и 7В показано устройство, аналогичное устройству, показанному на фиг. 6А и 6В, со средствами для улавливания отходов в водном растворе. Как показано, ловушки для отходов, обозначенные ссылочным номером 72, предусмотрены, по существу, рядом с каждым впускным отверстием и выпускным отверстием соответствующего электролитического элемента. Ловушки могут содержать любой пригодный материал, который способен улавливать и удерживать отходы, такой как сетчатые фильтры тонкой очистки, прокладки, керамические шарики или другие пористые среды, но при этом такой материал должен обеспечивать воз можность пропускания текучей среды. Преимущество, которое достигается при использовании данного элемента, заключается в поддержании чистоты в каждом электролитическом элементе и, следовательно, обеспечении оптимальных эксплуатационных характеристик.
На фиг. 8А и 8В показан вариант осуществления, в котором схема очистки противотоком может быть использована для псевдоожижения неплотно расположенных гранул, обозначенных ссылочным номером 72. Гранулы 72 состоят из электропроводящего материала (более подробно рассматриваемого ниже) и частично расходуются в электролитическом элементе 42/43. Уменьшению массы способствует стратификация; циклический противоток, присущий этой конструкции, обеспечивает неоднократную флюидизацию слоев и, кроме того, создает преимущество самоочистки гранул.
На фиг. 9 и 10 показаны две альтернативные внутренние конфигурации электролитического элемента 42. На фиг. 9 показан один вариант осуществления, в котором электронная схема 74 (не показанная в конфигурации на фиг. 9), предназначенная для возбуждения электролитического элемента 42, не содержится внутри электролитического элемента 42; на фиг. 10 показана нижняя часть конфигурации электролитического элемента 42, в котором предусмотрена нижняя полость 76, в которой электронная схема 74 возбуждения электролитического элемента заключена в капсулу внутри отстойника 76 для очистки. Варианты осуществления, показанные на фиг. 9 и 10, включают газообводную трубку 30', предназначенную для отвода избыточного газа для регулирования уровня сточных вод внутри электролитического элемента 42. В возможном варианте уровень сточных вод внутри электролитического элемента 42 может регулироваться с помощью сенсорной системы 30 с поплавковым клапаном, показанной на фиг. 2.
Как показано на фиг. 9, электролитический элемент 42 для электрофлокуляции содержит, по существу, цилиндрический удлиненный, состоящий из нескольких частей корпус 80 с, по существу, круглым радиальным поперечным сечением, который может быть выполнен из соответствующего непроводящего материала, такого как поливинилхлоридная труба, или экструдированный пластик, или стекловолокно.
Корпус 80 имеет полость 82, в которой смонтирован комплект расположенных на некотором расстоянии друг от друга, параллельных пластин 84, причем в качестве примера показаны шестнадцать таких пластин 84. Полость 82 загерметизирована, за исключением впускного отверстия 20, в которое поступают сточные воды из трубки Вентури 16, выпускного отверстия 22, из которого сточные воды выходят к диафрагме 28, и газоотводной трубки 30'.
Пластины 84 могут быть выполнены из пригодного для этой цели металла, такого как алюминий. Типовая пластина, соответствующая одной из пластин 84, изображена на фиг. 11 и 12. Пластина 84 имеет три расположенных не по центру отверстия 86 для потока, центр каждого из которых расположен на отдельной линии из трех равноугольно удаленных друг от друга радиальных линий 88, 90, 92. Отверстия 86 для потока имеют острые кромки 94.
Пластина 84 также имеет центральное отверстие 96 и три отверстия 98 под стержни, центры которых расположены на отдельных радиальных линиях, пересекающих радиальные линии 88, 90, 92 и предпочтительно делящих образованные радиальными линиями 88, 90, 92 углы пополам, так что центры отверстий 98 под стержни расположены на таком же радиальном расстоянии от центра пластины 84, что и центры отверстий 86 для потока. Пластина 84 имеет кольцевую симметрию; отверстия 98 под стержни чередуются в окружном направлении с отверстиями 86 для потока.
Как показано на фиг. 9, пластины 84 закреплены на стержне 100, выполненном из химически инертного и прочного материала, такого как найлон, и имеющем резьбу на каждом конце для размещения сопряженных гаек 102. Комплект из 15 идентичных кольцевых прокладок 104, установленных попеременно с пластинами 84 вокруг стержня 100, обеспечивает необходимое расстояние между последовательно расположенными пластинами 84. Узел из пластин 84, прокладок 104 и стержня 100 в сборе удерживаются вместе посредством затягивания гаек 102 у самых наружных из пластин 84. Как было указано выше, необходимо, чтобы сточные воды проходили по извилистой траектории через электролитический элемент 42 для усиления флокуляции. Также необходимо создать сильное электрическое поле вблизи отверстий 86 и 98, через которые принудительно пропускают сточные воды. Для создания извилистой траектории для потока сточных вод пластины 84 чередуют по фазе вдоль стержня 100, так что центры отверстий 86 для потока любой выбранной пластины 84 находятся на одной прямой с центрами отверстий 98 под стержни соседних пластин 84, расположенных с обеих сторон (в продольном направлении) от выбранной пластины 84 в узле, обеспечивая прохождение массы сточных вод таким образом, что поток, в основном, проходит вдоль извилистой траектории, чтобы пройти через отверстия 86 для потока, имеющие больший размер. Кроме того, острые кромки 94 отверстий 86 усиливают турбулентность в потоке сточных вод и обеспечивают локальную концентрацию электрического поля.
Для присоединения пластин 84 к схеме 74 возбуждения электролитического элемента и для удерживания пластин 84 в необходимом выровненном положении друг относительно друга, описанном выше, два металлических стержня 106, 108 вставляют через противоле жащие в радиальном направлении отверстия 86, 98 для стержней и для потока в каждой пластине 84 и приваривают к краям отверстий 98 под стержни в приваренных местах 110. Следовательно, стержни 106, 108 проходят параллельно стержню 100 в плоскости, проходящей через центры пластин 84. Каждый стержень 106, 108 попеременно проходит свободно через центр отверстия 86 для потока в одной пластине 84 и проходит через отверстие 98 под стержень в следующей пластине 84 и приварен к его стенкам. Получающаяся в результате конструкция обеспечивает разделение пластин попеременно на два комплекта, при этом каждый комплект приваривается к одному из стержней 106, 108 и, следовательно, электрически соединяется с одним из стержней 106, 108. Стержни 106, 108, в свою очередь, соединены со схемой 74 возбуждения электролитического элемента с помощью проводов 110, 112, и в них подается электрический ток таким образом, как описано ниже.
Электрический ток распределяется по пластинам 84 с помощью двух стержней 106, 108. Пластины 84 из комплекта могут быть изготовлены из листового алюминия, но также могут быть изготовлены из железа и других материалов, которые обеспечивают возможность растворения металла в растворе. При некоторых составах сточных вод предпочтительно использовать два или более электролитических элементов 42, установленных последовательно, при этом каждый электролитический элемент 42 имеет отличный от других материал пластин с тем, чтобы создавать различные электрохимические эффекты. Лучше всего выбирать материалы пластин эмпирически, чтобы они наилучшим образом подходили для конкретного загрязняющего вещества. Например, для некоторых загрязняющих веществ пригодными материалами могут быть медь, углерод или титан.
Было установлено, что конфигурация пластин 84, при которой обеспечивается турбулентное столкновение сточных вод с пластинами 84 (которые образуют частичные препятствия для потока), в сочетании с регулируемым растворением окислителя, рассмотренного в связи с описанием фиг. 1-3, приводит к усилению эффекта электрокоагуляции по сравнению с простыми, предложенными ранее прямоугольными пластинами, погруженными в камеру для потока, или концентрическими трубами, расположенными в направлении потока через электролитический элемент известной конструкции, при этом в обеих предыдущих конструкциях сточные воды проходят параллельно пластинам.
Как правило, электронная схема 74, предназначенная для возбуждения электролитического элемента, обеспечивает выпрямление и регулирование линейного тока, поступающего от внешнего источника (не показанного), который подвергается широтно-импульсной модуляции и подается по проводам 110, 112 к пла19 стинам 84, обеспечивая периодическую подачу напряжения на пластины 84 таким образом, что чередующиеся пластины отличаются по величине потенциала на напряжение (разницу потенциалов), достаточное для создания сравнительно сильного электрического поля вблизи пластин 84. Путем изменения длительности импульсов тока, поданного на пластины 84, можно регулировать полный ток (и, следовательно, мощность, потребляемую электролитическим элементом 42). Частота импульсов в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 1000 Гц и плотность суммарного тока в диапазоне от приблизительно 0,1 А/кв.дюйм (0,0155 А/см2) до 10 А/кв.дюйм (1,55А/см2), как правило, подходят для большинства условий эксплуатации. Поскольку поток тока зависит от проводимости сточных вод и проводимость может изменяться в процессе работы устройства, в электронной схеме 74 возбуждения электролитического элемента используются данные измерений проводимости между пластинами 84, выполненных между импульсами, для определения оптимальной длительности импульса для следующего импульса. В схеме 74 возбуждения электролитического элемента также периодически изменяется полярность импульсов для предотвращения накопления агломератов на пластинах.
Электронная схема 74 возбуждения электролитического элемента может быть предусмотрена с генератором стандартных сигналов возбуждения электролитического элемента, элементами для включения питания, аналогоцифровым преобразователем, таймером, объединителем сигналов и другими элементами схемы для оптимизации работы электролитического элемента. Такая электроника может быть выполнена в виде отдельных элементов, таких как диоды и транзисторы, но предпочтительно представляет собой цифровые логические устройства, способные обрабатывать электронные эквиваленты математических выражений, как показано на фиг. 13 и 14. Вместо этого в схеме 74 возбуждения электролитического элемента может использоваться микропроцессор 114 для обеспечения возможности программирования его с помощью внешних вычислительных устройств, таких как портативные компьютеры или другие системы последовательной передачи данных типа показанных на фиг. 15 и 16.
На фиг. 13, 14, 15 и 16 показаны подробные принципиальные схемы (в случае фиг. 13 и 14) или функциональные блок-схемы (в случае фиг. 15 и 16) соответствующих вариантов осуществления схемы 74 возбуждения электролитического элемента.
Предпочтительный вариант осуществления схемы 74 включает источник электропитания одной полярности, содержащий мостовой выпрямитель (не показанный), который на выходе обеспечивает подачу выпрямленного постоянного тока в электролитический элемент 42. Пре дусмотрена схема изменения полярности для периодического изменения полярности тока, проходящего через электролитический элемент 42. Изменение полярности может быть осуществлено путем размещения электролитического элемента 42 внутри Н-образной схемы размещения устройств для переключения тока, показанных на фиг. 14 (обозначенных на фиг. 13 ссылочным номером 116), или так, как показано на фиг.16, когда используется система управления на основе микропроцессора, показанного на фиг. 15. Такие устройства могут представлять собой полупроводниковые коммутационные элементы, такие как триодные тиристоры, биполярные транзисторы с изолированным затвором или другие устройства, способные переключать большие токи, примерами которых будут токи с широким диапазоном частот. Частоту изменения полярности лучше всего определять эмпирически, и, как предполагается, она будет зависеть от свойств и количества загрязняющих веществ, подлежащих удалению из сточных вод.
В дополнение к периодическому изменению полярности ток, подаваемый в электролитический элемент 42, модулируется по длительности импульса с помощью той части электронной схемы 74, которая показана на фиг. 13 или 15. Длительность импульса определяется исходя из проводимости сточных вод, и выбранная длительность импульса, в свою очередь, определяет усредненный по времени поток тока через электролитический элемент 42. Длительность импульса может изменяться от нескольких наносекунд до нескольких секунд, что обеспечивает возможность обработки сточных вод, имеющих широкий ряд значений проводимости и подлежащих обработке в конструкции с одним электролитическим элементом и стабилизированным источником питания. В приведенном в качестве примера варианте осуществления, который будет описан ниже, проводимость обрабатываемой воды изменяется от проводимости, почти соответствующей проводимости пресной воды, составляющей 50 микроСименс, что характерно для озерной питьевой воды, до проводимости свыше 100 миллиСименс, соответствующей проводимости концентрированной морской воды. Поскольку схема 74 обеспечивает непрерывное измерение проводимости, устройство может очищать сточные воды, проводимость которых быстро меняется, например поток сточных вод рыбообрабатывающего завода, имеющий проводимость, которая попеременно меняется от проводимости пресной воды до проводимости соленой воды. Схема 74 обеспечивает измерение на месте в режиме реального времени проводимости сточных вод, проходящих через электролитический элемент. Такое измерение используется для ограничения тока, подаваемого в электролитический элемент, до уровня, достаточного для достижения максимального эффекта электрокоагуляции. Такие данные по проводимости могут быть получены с помощью внешнего датчика проводимости (не показанного), соединенного с электронной схемой 74, или путем использования мультиплексирования с разделением времени может быть обеспечена работа внутренних электродов (стержней 106, 108) электролитического элемента 42 в режиме разделения времени для проведения измерений проводимости с помощью тока возбуждения для получения аналогичных данных. Ток электролитического элемента измеряется с помощью устройства для измерения тока на базе трансформатора тока, обозначенного ссылочным номером 118 на фиг. 15 и предназначенным для формирования входного сигнала для микропроцессора 114 с тем, чтобы регулировать энергопотребление электролитического элемента; эти же данные о величине тока могут также быть использованы для расчета проводимости сточных вод.
На фиг. 15 и 16 показано использование микропроцессора 114 для реализации регулирования методом широтно-импульсной модуляции. Ссылочные номера 120, 122, 124 на фиг. 15 соответственно показывают каналы для передачи данных от датчиков температуры, проводимости и мутности в микропроцессор 114. На фиг. 16 показан вариант осуществления отдельного элемента части фиг. 15, выделенной пунктирными линиями. Блок 126 на фиг. 15 показывает функцию, которая выполняется четырьмя отдельными устройствами 128, 130, 132, 134, показанными на фиг. 16. Аналогичным образом поток данных, обозначенный ссылочным номером 136 на фиг. 15, характеризует четыре линии 138, 140, 142, 144 передачи сигналов, показанные на фиг. 16. Ссылочный номер 146 обозначает линию передачи данных, предназначенную для передачи данных о потоке тока в микропроцессор 114 от устройства 118 для измерения тока на базе трансформатора тока через операционный усилитель 146. Ссылочный номер 148 обозначает коммуникационный поток данных от внешнего вычислительного устройства, такого как портативные компьютеры или другие системы последовательной передачи данных, предназначенные для программирования микропроцессора 114.
Как было рассмотрено выше, трубку Вентури 16 и диафрагму 28 выбирают таким образом, чтобы электролитический элемент 42 работал под давлением для обеспечения растворения газов внутри электролитического элемента 42. Газы, образуемые в электролитическом элементе 42 за счет электролиза во время процесса электрокоагуляции, будут оставаться в растворе до тех пор, пока не произойдет скачок давления в виде снижения давления. Озон, вовлеченный в сточные воды в трубке Вентури 16, будет находиться в растворенном состоянии в сточных водах внутри электролитического элемента 42 до тех пор, пока сточные воды удерживаются под давлением выше атмосферного. Известно, что озон является сильным окислителем и коагулянтом (в альтернативном варианте могут быть использованы пероксид водорода, хлор, бром, нитросоединения или другие пригодные окислители).
Механическая конструкция электролитического элемента 42, в которой реализованы предпочтительные признаки обеспечения концентрированного электрического поля, через которое принудительно под давлением пропускают сточные воды, проходящие турбулентно, может быть заменена другими конструкциями. Как указано, например, при спиральной конфигурации 150 на фиг. 17, сточные воды подвергаются центробежному ускорению, которое вызывает отделение твердых частиц по мере того, как текучая среда подвергается воздействию концентрированных электрических полей, наложенных между верхней пластиной 152 и нижней пластиной 154 (фиг. 18), которые ограничивают течение воды между вертикальными стенками 156 спиральной конструкции. Создаются два отдельных отходящих потока по мере прохождения воды в направлении центра спиральной конструкции 150 из впускного отверстия 158 на ее наружном конце: один отходящий поток суспензии твердых веществ и другой отходящий поток очищенной жидкости. Два отходящих потока разделяют после того, как они достигнут центра, с помощью перегородки 160 с тем, чтобы отделить поток очищенной воды от потока суспензии твердых веществ, проходящего в направлении выпускного отверстия 162, и суспензии твердых веществ в направлении выпускного отверстия 164.
В возможном варианте дополнительный вклад в полную электрохимическую реакцию внутри электролитического элемента 42 может быть сделан с помощью высоковольтного импульсного плазменного разряда между пластинами 84, который создается в электролитическом элементе 42 с помощью схемы, выделенной пунктирными линиями на фиг. 19. Импульсный плазменный разряд в воде или водных суспензиях представляет собой электрогидравлическое явление, характеризуемое периодическим быстрым выделением накопленной электрической энергии в погруженном неэлектродном зазоре. Пластины 84 электролитического элемента 42 работают в режиме разделения времени под управлением от схемы 74 возбуждения электролитического элемента. Таким образом, возбуждение пластин 84 прекращается на короткий заданный интервал времени, в течение которого инициируется плазменный разряд между пластинами 84. После завершения плазменного разряда нормальное возбуждение восстанавливается. Образующаяся в результате высокоионизированная и находящаяся под давлением плазма обеспечивает передачу энергии потоку сточных вод посредством диссоциации, воз суждения и ионизации. При плазменном разряде образуются ударные волны высокого давления (>14000 атмосфер (1418,55 кПа)). Происходит интенсивная кавитация с сопутствующими химическими изменениями и, кроме того, отделение суспендированных и растворенных твердых веществ от воды. Плазменный разряд также способствует очистке пластин и поддержанию свободной поверхности электродов.
На фиг. 19 показан полученный плазменный разряд в испытательном электролитическом элементе 166, имеющем одну пару пластин 168, во время короткого перерыва в нормальном возбуждении пластин 168. Плазменный разряд получают с помощью большой конденсаторной батареи 170, заряжаемой от соответствующего входа 172, идущего от источника питания, подсоединенного посредством индуктора 174 к электролитическому элементу 166. Напряжение на конденсаторной батарее 170 недостаточно для того, чтобы вызвать плазменный разряд между пластинами 168 электролитического элемента 166. Разряд увеличивается с помощью регулятора силы тока, содержащего генератор 176 импульсов и повышающий трансформатор 178. Управление генератором 176 импульсов осуществляется с помощью линии 180 передачи сигнала от схемы 74 возбуждения электролитического элемента. Генератор 176 импульсов подает пусковой импульс повышающему трансформатору 178, создающему импульс высокого напряжения, который подается на пластины 168 для образования искрового разряда между пластинами 168. Искровой разряд создает ионизированную траекторию через электролитический элемент 166. После образования этой траектории заряд, накопленный в конденсаторной батарее 170, может проходить вдоль ионизированной траектории. Индуктор 174 предотвращает проход тока искрового разряда через конденсаторную батарею 170 к заземлению.
Предполагается, что в типовом промышленном электролитическом элементе 42 с множеством пластин 84 искра между любой парой соседних пластин 84 будет вызывать плазменный разряд, достаточный для очистки всех пластин 84, и, следовательно, будет достаточно подать импульсы высокого напряжения на все пары пластин 84 в режиме разделения времени с помощью тех же самых соединительных линий 110, 112, используемых для подачи обычного сигнала возбуждения на пластины 84, несмотря на вероятность того, что искра будет проскакивать между соседними пластинами 84 только одной пары при любом отдельном разряде. Следовательно, схема, показанная как выделенная пунктирными линиями на фиг. 19, может быть использована вместе с электролитическим элементом 42, имеющим множество пластин 84. Однако требуется схема (не показанная), обеспечивающая работу в режиме разделения вре мени, для изоляции ударного эффекта искрового разряда от напряжения возбуждения.
В альтернативном варианте также может быть использован отдельный искровой разрядник (не показанный) вблизи пластин 84. Предпочтительно отдельный искровой разрядник необходимо расположить вблизи впускного отверстия 20, где всегда есть немного газа (главным образом, озона), который способствует образованию искры.
В возможном варианте полной электрохимической реакции внутри электролитического элемента 42 может дополнительно способствовать катушка 182 возбуждения, намотанная вокруг электролитического элемента 42, как показано на фиг. 20. На катушку 182 возбуждения подаются периодически повторяющиеся импульсы для создания магнитного поля. В приведенном в качестве примера устройстве такого типа, как рассмотренное ниже в примере, напряженность магнитного поля, превышающая 10000 Гс, была получена при использовании импульсов напряжения 180 В. В результате этой модификации было достигнуто уменьшение времени или числа проходов через электролитический элемент, требуемых для удаления примесей из сточных вод, на 20%.
Перед рассмотрением примеров, иллюстрирующих эффективность конструкций по изобретению, будет сделана ссылка на фиг. 21 и 22, иллюстрирующие два дополнительных альтернативных варианта электролитического элемента 42.
На фиг. 21 детали были удалены для ясности, и стержень 100 (см. фиг. 9 для разъяснений) установлен с возможностью поворота внутри электролитического элемента 42 и может вращаться с помощью электродвигателя 182. Электродвигатель 182 может быть приведен в действие с помощью схемы 74 или иного пригодного источника питания (не показанного). Отдельные пластины 84 закреплены на стержне 100 и могут быть приведены во вращение на месте внутри корпуса 80. Вращение пластин 84 способствует поддержанию их чистоты и тем самым сохранению эксплуатационных характеристик всего электролитического элемента. Для дополнительного усиления процесса окисления/ флокуляции стержень 100 может иметь шнековый профиль 184 для транспортирования текучей среды внутри электролитического элемента 42 и стимулирования взаимодействия растворенного газа и водного раствора в противотоке. Эти идеи были рассмотрены в связи с фиг. 1-3.
На фиг. 22 приведено аналогичное изображение электролитического элемента 42, но вместо пластин 84 в нем используются гранулы 72. Гранулы 72 содержат материал, аналогичный тому, который был указан для пластин 84. Размер гранул 72 может изменяться от 50 меш до 1,5 (38,1 мм), и этот размер, соответственно, будет зависеть от конкретных требований к электролитическому элементу 42. Ток, подаваемый от источника 60 (не показанного), подводится к стержням 56 и 58, при этом возникает взаимодействие с электропроводящими гранулами 72. Выполнение стержня 184 в виде шнека обеспечивает циркуляцию или периодическое псевдоожижение гранул 72 внутри электролитического элемента, и преимущество этого заключается в том, что гранулы эффективно очищаются от отходов в процессе работы, тем самым постоянно обеспечивая чистую поверхность для реакций. Это псевдоожижение также способствует более равномерной потере массы гранулами в отличие от ситуации, при которой имеются участки из гранул, сильно отличающихся по массе от других гранул. В качестве дополнительного преимущества такого варианта можно указать на то, что это псевдоожижение способствует регулированию процесса.
Было установлено, что при использовании варианта устройства с шариками или гранулами гранулы создают большую площадь поверхности по отношению к объему воды в пространстве между ними, что приводит к равномерной очистке при низкой проводимости в подаваемом количестве сточных вод. По существу, требуется значительно меньшая сила тока для работы электролитического элемента в том случае, когда гранулы используются для достижения такого же эффекта, какой обеспечивается большими электродами пластинчатого типа.
После описания изобретения приводится ссылка на примеры.
Примеры
Приводимое в качестве примера, подвергнутое испытаниям устройство, выполненное в соответствии с изобретением, описанным выше, имело следующие характеристики.
Для использования вместе с приводимым в качестве примера электролитическим элементом 42, проиллюстрированным на фиг. 9-12, был выбран насос 12, перекачивающий бытовые сточные воды или загрязненные сточные воды с производительностью 6 галлонов/мин (0,4546 дм3/с) при номинальном манометрическом давлении 60 фунтов/дюйм2 (413,69 кПа), трубка Вентури 16 представляла собой Μαζζίο 1п)сс1ог модели 684, газовый клапан 52 представлял собой игольчатый клапан и был выбран такой источник 18 озона, который обеспечивал подачу приблизительно 4 г озона в час. Было выбрано давление сточных вод в электролитическом элементе 42, которое составляло приблизительно половину от давления насоса, в данном случае при давлении на выходе насоса 60 фунтов/дюйм2 (413,69 кПа) манометрическое давление сточных вод в электролитическом элементе 42 составляло 30 фунтов/дюйм2 (206,84 кПа). Как правило, при проектировании таких электролитических элементов 42 удовлетворительным является падение давления в трубке Вентури 16, составляющее приблизительно половину давления насоса. Для повышения эффективности процесса можно использовать более высокое давление в электролитическом элементе, но это приводит к большим затратам на насос большего размера и энергию для работы насоса.
В нижеследующем описании приведены точные размеры для конкретного электролитического элемента 42, для которого ниже приведены результаты испытаний, но следует понимать, что электролитический элемент 42 может быть выполнен любых размеров, какие конструктор сочтет необходимыми.
Диаметр корпуса 80 не имеет решающего значения. Ниже рассматривается электролитический элемент с внутренним диаметром 3 дюйма (76,2 мм), используемым в иллюстративных целях.
Пластины 84 состояли из алюминия типа 6061-Т6 с толщиной 0,125 (3,175 мм) и имели диаметр 2,990 (75,946 мм). Отверстия 86 имели диаметр 1,000 (25,4 мм), и их центры были расположены на расстоянии 0,875 (22,225 мм) от центра пластины на отдельной одной из радиальных линий 88, 90, 92. Отверстие 96 имело диаметр 0,380 (9,652 мм), и центры трех отверстий 98 с диаметром 0,265 (6,731 мм) были расположены на расстоянии 0,875 (22,225 мм) от центра пластины, при этом радиальные линии, на которых были расположены указанные центры, делили пополам углы, образованные радиальными линиями 88, 90, 92.
Пластины 84 были закреплены на найлоновом стержне 100 с диаметром 3/8 (9,525 мм) и длиной 6,500 (165,1 мм), на обоих концах которого была выполнена резьба для найлоновых гаек 102. Пластины 84 были удалены на одинаковые расстояния друг от друга в продольном направлении с помощью комплекта из пятнадцати прокладок 104 из тефлона с диаметром 0,500 (12,7 мм), каждая из которых имела центральное отверстие с диаметром 0,375 (9,525 мм) и толщину 0,250 (6,35 мм).
Были выбраны металлические стержни 106, 108 с диаметром 1/4 (6,35 мм) и длиной 14,250 (361,95 мм), которые были расположены на расстоянии 1,750 (44,45 мм) друг от друга.
Схема 50 возбуждения электролитического элемента получала питание от трехфазной сети с напряжением переменного тока 220 В и частотой 60 Гц. Разность потенциалов между последовательно расположенными пластинами 84 выбирали в зависимости от проводимости сточных вод. Для сточных вод с высокой проводимостью напряжения порядка 30 В в электролитическом элементе, пропускающем ток 20 А, будут характерными, например, для очистки сточных вод от рыбообрабатывающего завода. Это отражает рассеяние мощности в электролитическом элементе приблизительно 600 Вт, при этом данная величина рассеяния является пригодной для воды более низкой проводимости в электролитических элементах с диаметром 3 дюйма (76,2 мм), имеющих размеры и конструкцию, описанные выше. Питание на пластины подавали с частотой импульсов 600 Гц с длительностью импульсов от 6,5 мкс до 2 с с тем, чтобы получить усредненный во времени ток от 20 до 25 А. В электролитических элементах большего размера возможны и желательны токи большей величины (хотя и при более высоких эксплуатационных затратах), но ток должен быть ограничен для предотвращения перегрева в электролитических элементах малого размера. Было установлено, что изменение полярности поданных импульсов с интервалами, изменяющимися от 30 с до 2 мин, было пригодно для загрязняющих веществ, которые следовало удалить во время испытаний.
При использовании плазменного разряда было обнаружено, что для сточных вод средней солености удовлетворительным было напряжение разряда 4000 В с разрядом через 5секундные интервалы.
Ниже приводятся результаты испытаний при использовании приводимого в качестве примера устройства для очистки сточных вод, описанного выше. Биологическая потребность в кислороде БПК5 означает биологическую потребность в кислороде в течение периода времени, равного 5 дням.
Пример 1.
Локальная проба сточной воды была взята на большом рыбообрабатывающем заводе в КШуЬедк, Ирландия. В момент взятия пробы на заводе шла обработка хека и сельди. Проба была взята после процеживания через решетки и перед выпуском в муниципальную канализационно-очистную систему.
С использованием испытываемого устройства подвергли очистке приблизительно 6 л сточных вод, взятых в виде пробы. Были взяты и проанализированы пробы неочищенных и очищенных сточных вод. Результаты анализа приведены в табл. 1.
Таблица 1
Испытание по очистке сточных вод после рыбообработки
Неочищенные сточные воды после процеживания через решетки (проба 1) Очищенные сточные воды (проба 2)
рН 6,7 7,3
«БПК5» (биологическая потребность в кислороде), мг/л 1160 50*
«ХПК» (химическая потребность в кислороде), мг/л 2080 70
Суспендированные твердые частицы, мг/л 580 23
* Рассчитано, исходя из соотношения биологической потребности в кислороде и химической потребности в кислороде или из очищенной пробы 4.
Во время процесса очистки флокуляция сточных вод проходила хорошо, большая часть выпавшего хлопьями материала всплывала к поверхности жидкости. Биологическая потребность сточных вод в кислороде была уменьшена приблизительно на 95% (существенное снижение) при аналогичных снижениях, характерных для химической потребности в кислороде и суспендированных твердых частиц. Водородный показатель рН пробы немного вырос до 7,3, но это не было следствием разряда. В данном испытании было выполнено три прохода (сточных вод) через электролитический элемент 42.
Пример 2.
Проба сточных вод была взята после процеживания через решетки на втором рыбообрабатывающем заводе в КШуЬедк, Ирландия. Результаты испытаний по очистке приведены в табл. 2.
Таблица 2
Испытание по очистке сточных вод после рыбообработки
Неочищенные сточные воды после процеживания через решетки (проба 3) Очищенные сточные воды (проба 4)
рн 6,6 7,7
«БПК5» (биологическая потребность в кислороде), мг/л 2580 104
«ХПК» (химическая потребность в кислороде) , мг/л 6400 152
Суспендированные твердые частицы, мг/л 1560 30
Снижение биологической потребности в кислороде, химической потребности в кислороде и суспендированных твердых частиц превысило 95%. Водородный показатель рН увеличился до 7,7 после очистки. При данном испытании было выполнено три прохода через электролитический элемент 42.
Пример 3.
Проба была взята после процеживания через решетки на третьем рыбообрабатывающем заводе в КШуЬедк, Ирландия. На заводе производили обработку скумбрии, и можно было ожидать поступления большого количества масла в сточные воды (до 20%). В дирекции завода было сказано, что, по их мнению, эта обработка представляла собой одну из наихудших возможных ситуаций с точки зрения концентрации сточных вод. Результаты для проб приведены в табл. 3.
Таблица 3
Проба сточных вод после обработки скумбрии
Неочищенные сточные воды после процеживания через решетки (проба 3) Очищенные сточные воды (проба 4)
рн 6,4 6,85
«БПК5» (биологическая потребность в кислороде), мг/л 7400 24
«ХПК» (химическая потребность в кислороде) , мг/л 28800 320
Суспендированные твердые частицы, мг/л 5460 78
Эти результаты показывают, что биологическая потребность в кислороде, химическая потребность в кислороде и содержание суспендированных твердых частиц уменьшились более чем на 95%. В данном испытании выполнили шесть проходов через электролитический элемент 42.
Было установлено, что пластины 84 в устройстве согласно изобретению эрозионно разрушались очень медленно по сравнению с пластинами в описанных ранее электролитических элементах для электрофлокуляции, известных в данной области. Причиной этого является сочетание проходящего в противотоке, растворенного газа и уменьшенной площади поверхности пластин 84 по сравнению с пластинами по предшествующему техническому уровню и острых кромок отверстий 86, 98 в пластинах 84 и острых кромок отверстия в диафрагме 28. Такие острые кромки, вызывающие локализацию электрических полей, и возможное использование плазменного разряда приводят к кавитации. Кавитация заставляет твердые частицы разрушаться, но оказывается, что образующиеся в результате этого разрушения фрагменты вновь соединяются, и, в итоге, получается более чистая вода по сравнению с той, какая была перед кавитацией. Однако кавитация, вызванная или острыми кромками отверстий 86, 98 в пластинах 84 и отверстия в диафрагме 28, или возможным использованием плазменного разряда, не имеет существенного значения для работы электролитического элемента 42. Противодавление на электролитическом элементе 42 имеет важное значение, так что диафрагма 28 может быть заменена любым устройством для сужения сечения потока, имеющим соответствующие размеры.
Таким образом, использование окислителя в закрытом электролитическом элементе или резервуаре с противодавлением приводит к увеличению количества маленьких пузырьков окислителя, которые могут участвовать в реакции в системе. Этот режим сам по себе дает чрезвычайно большой эффект при отделении загрязняющих веществ в водной системе. Когда этот режим усиливается за счет рассмотренных электрохимических вариантов осуществления, получают синергетический эффект, обеспечивающий создание высокоэффективной системы отделения, которая обладает преимуществом, заключающимся в возможности встраивания в дополнительные процессы в виде отдельной операции.
Несмотря на то, что выше были описаны варианты осуществления изобретения, оно ими не ограничено, и для специалистов в данной области очевидно, что многочисленные модификации образуют часть настоящего изобретения, при условии, что они не отходят от идеи, сущности и объема заявленного и описанного изобретения.

Claims (47)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Непрерывный способ отделения загрязняющих веществ от водного раствора, включающий следующие стадии: обеспечение наличия водного раствора, содержащего загрязняющие вещества, обеспечение наличия закрытого резервуара, имеющего впускное и выпускное отверстие, причем впускное отверстие расположено на большей высоте по сравнению с выпускным отверстием, введение водного раствора в резервуар, вовлечение окислителя в водный раствор, поддержание давления, превышающего атмосферное, в резервуаре для уменьшения размера пузырьков окислителя для максимального увеличения площади поверхности контакта пузырьков окислителя с загрязняющими веществами в водном растворе, окисление загрязняющих веществ и избирательное создание скачка давления снаружи резервуара для обеспечения флокуляции окисленных загрязняющих веществ в отдельную от водного раствора фазу.
  2. 2. Способ по п.1, в который дополнительно включают стадию регулирования давления, превышающего атмосферное, в соответствии с давлением снаружи резервуара.
  3. 3. Способ по п.1, в котором увлеченный окислитель и водный раствор проводят в противотоке в резервуаре.
  4. 4. Способ по п.1, в который дополнительно включают стадию снятия избыточного давления внутри резервуара для выделения нерастворенного газообразного окислителя.
  5. 5. Способ по п.1, в который дополнительно включают стадию регулирования времени прерывания водного раствора и окислителя в резервуаре.
  6. 6. Способ по п.1, в котором вызывают скачок давления посредством пропускания окисленного водного раствора через диафрагму.
  7. 7. Способ по п.6, в котором образуются гидроксильные радикалы в растворе вследствие прохода через диафрагму.
  8. 8. Способ по п.1, в который дополнительно включают стадию отделения фазы в виде хлопьев от водного раствора.
  9. 9. Способ по п.1, в который дополнительно включают стадию размещения электролитического элемента внутрь резервуара для электрокоагуляции загрязняющих веществ в водном растворе.
  10. 10. Способ по п.9, в который дополнительно включают стадию обеспечения наличия множества расположенных на определенном расстоянии друг от друга электродов в резервуаре, предназначенных для контактирования с водным раствором.
  11. 11. Способ по п.9, в который дополнительно включают стадию обеспечения наличия гранулированного электропроводящего материала внутри резервуара и подачи электрического то ка к материалу для электрокоагуляции в электролитическом элементе.
  12. 12. Способ по п.9, в который дополнительно включают стадию создания турбулентного потока через электролитический элемент.
  13. 13. Способ по п.1, в который дополнительно включают стадию предварительной обработки водного раствора перед очисткой в резервуаре.
  14. 14. Способ по п.13, в котором стадия предварительной обработки включает удаление суспендированных твердых частиц в растворе.
  15. 15. Способ по п.1, в который дополнительно включают стадию обеспечения наличия множества резервуаров, расположенных таким образом, что выпускное отверстие одного резервуара находится в сообщении по текучей среде с впускным отверстием соседнего резервуара, при этом сообщение по текучей среде выполняют с возможностью регулирования для очистки соединенных резервуаров противотоком посредством клапана.
  16. 16. Непрерывный способ отделения загрязняющих веществ от водного раствора, включающий следующие стадии: обеспечение наличия водного раствора, содержащего загрязняющие вещества, обеспечение наличия закрытого резервуара, имеющего впускное и выпускное отверстия, причем впускное отверстие расположено на большей высоте по сравнению с выпускным отверстием, размещение электролитического элемента внутри резервуара для наложения электрического поля на водный раствор, введение водного раствора в резервуар, вовлечение окислителя в водный раствор, поддержание давления, превышающего атмосферное, в резервуаре для уменьшения размера пузырьков окислителя для максимального увеличения площади поверхности для контакта пузырьков окислителя с загрязняющими веществами в водном растворе, окисление загрязняющих веществ и окислителя и флокуляцию загрязняющих веществ посредством воздействия электрического поля и избирательное создание скачка давления вне резервуара для обеспечения флокуляции любых оставшихся окисленных загрязняющих веществ в отдельную от водного раствора фазу.
  17. 17. Способ по п.16, в который дополнительно включают стадию предварительной обработки водного потока для удаления нерастворимого материала из водного раствора.
  18. 18. Способ по п.16, в который дополнительно включают стадию создания противотока между увлеченным окислителем и водным раствором.
  19. 19. Способ по п.16, в который дополнительно включают стадию создания турбулентности внутри резервуара для усиления контакта между электролитическим элементом, окислителем и водным раствором.
  20. 20. Способ по п.16, в который дополнительно включают стадию вращения электролитического элемента внутри резервуара.
  21. 21. Способ по п.16, в котором электролитический элемент включает множество расположенных на определенном расстоянии друг от друга электродов, причем каждый электрод изолирован от соседнего электрода.
  22. 22. Способ по п.16, в котором электролитический элемент включает множество подвижных электродов для усиления контакта электродов с окислителем и водным раствором.
  23. 23. Способ по п.16, в который дополнительно включают стадию обеспечения наличия множества резервуаров, расположенных таким образом, что выпускное отверстие одного резервуара находится в сообщении по текучей среде с впускным отверстием соседнего резервуара, при этом сообщение по текучей среде выполняют с возможностью регулирования для очистки соединенных резервуаров противотоком посредством клапана.
  24. 24. Способ отделения загрязняющих веществ от водного раствора, включающий следующие стадии: обеспечение наличия водного раствора, содержащего загрязняющие вещества, окисление водного раствора окислителем под давлением, превышающем атмосферное, для удерживания окислителя в растворе, подвергание водного раствора воздействию электролитического элемента для обеспечения электрокоагуляции загрязняющих веществ, избирательное создание скачка давления для флокуляции коагулированных и окисленных загрязняющих веществ в отдельную от водного раствора фазу.
  25. 25. Способ по п.24, в котором стадия подвергания водного раствора воздействию электролитического элемента включает обеспечение множества электролитических элементов, при этом очищенную воду из одного электролитического элемента вводят в виде исходного потока в соседний электролитический элемент.
  26. 26. Способ по п.24, в котором электролитический элемент включает, по меньшей мере, один из множества расположенных на определенном расстоянии друг от друга пластинчатых электродов, электродов в виде отдельных гранул или их комбинацию.
  27. 27. Способ по п.24, в который дополнительно включают стадию обеспечения наличия множества резервуаров, расположенных таким образом, что выпускное отверстие одного резервуара находится в сообщении по текучей среде с впускным отверстием соседнего резервуара, при этом сообщение по текучей среде выполняют с возможностью регулирования для очистки соединенных резервуаров противотоком посредством клапана.
  28. 28. Устройство для отделения загрязняющих веществ от водного раствора, содержащее водный источник, включающий загрязняющие вещества, закрытый резервуар, выполненный с возможностью создания в нем повышенного давления, имеющий впускное и выпускное отверстия, сообщающиеся с водным источником, средство для введения окислителя под давлением в резервуар, электролитический элемент, расположенный внутри резервуара и предназначенный для электрокоагуляции материала в водном источнике, средство для подачи тока в электролитический элемент и средство для избирательного создания гидродинамической кавитации в обработанном водном растворе для флокуляции окисленных загрязняющих веществ в отдельную от водного раствора фазу.
  29. 29. Устройство по п.28, в котором резервуар содержит, по меньшей мере, один контейнер, выполненный с возможностью создания в нем повышенного давления.
  30. 30. Устройство по п.28, в котором резервуар представляет собой подземную выемку в грунте.
  31. 31. Устройство по п.28, в котором электролитический элемент включает множество расположенных на определенном расстоянии друг от друга электродов.
  32. 32. Устройство по п.31, в котором электроды из множества расположенных на определенном расстоянии друг от друга электродов расположены коаксиально.
  33. 33. Устройство по п.31, в котором электроды представляют собой отдельные пластины из электропроводящего материала.
  34. 34. Устройство по п.33, в котором пластины являются цельными.
  35. 35. Устройство по п.33, в котором отдельные пластины имеют проницаемую оболочку, внутри которой расположен гранулированный или уплотненный электропроводящий материал.
  36. 36. Устройство по п.31, в котором электролитический элемент содержит отдельные шарики или гранулы из электропроводящего материала, находящиеся внутри резервуара и между расположенными на определенном расстоянии друг от друга электродами.
  37. 37. Устройство по п.33, в котором пластины включают средство для создания турбулентного потока водного раствора внутри резервуара.
  38. 38. Устройство по п.36, в котором резервуар имеет средство для сообщения движения шарикам или гранулам внутри электролитического элемента.
  39. 39. Устройство по п.28, которое включает множество резервуаров, каждый резервуар со- держит электролитический элемент, имеющий электроды, причем каждый резервуар содержит, по меньшей мере, один из множества электродов, образованных цельными пластинами, проницаемых электродов, содержащих электропроводящий материал в виде шариков или гранул, материал в виде шариков или гранул между электродами в резервуаре или их комбинацию.
  40. 40. Устройство по п.28, в котором резервуар имеет средство для снятия избыточного давления, предназначенное для снятия избыточного давления внутри резервуара.
  41. 41. Устройство по п.28, которое включает сенсорное устройство, работающее в жидкости, действие которого определяется уровнем водного раствора в резервуаре и средством для введения окислителя в резервуар для выпуска окислителя в этот резервуар.
  42. 42. Устройство по п.28, в котором средство для избирательного создания гидродинамической кавитации содержит клапан с регулируемым рабочим проходным сечением, предназначенный для изменения давления на выходе у выпускного отверстия резервуара.
  43. 43. Устройство по п.34, в котором пластины имеют отверстия, расположенные на определенном расстоянии друг от друга.
  44. 44. Устройство по п.43, в котором отверстия выполнены с возможностью создания турбулентного потока водного раствора.
  45. 45. Устройство по п.44, в котором отверстия профилированы с возможностью обеспечения локализованной концентрации электрического поля, создаваемого внутри отверстий.
  46. 46. Устройство по п.28, которое включает множество контейнеров, выполненных с возможностью создания в них повышенного давления и расположенных попеременно с изменением направления друг относительно друга, при этом выпускное отверстие одного контейнера сообщается по текучей среде с впускным отверстием соседнего контейнера.
  47. 47. Устройство по п.46, в котором контейнеры, сообщающиеся по текучей среде, имеют клапанные средства, расположенные между ними и предназначенные для избирательной работы, обеспечивая возможность промывки содержимого резервуара противотоком.
EA200000440A 1999-05-21 2000-05-19 Способ и устройство для очистки сточных вод EA003258B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002272596A CA2272596A1 (en) 1999-05-21 1999-05-21 Waste water treatment method and apparatus

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EA200000440A2 EA200000440A2 (ru) 2000-12-25
EA200000440A3 EA200000440A3 (ru) 2001-02-26
EA003258B1 true EA003258B1 (ru) 2003-02-27

Family

ID=4163564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200000440A EA003258B1 (ru) 1999-05-21 2000-05-19 Способ и устройство для очистки сточных вод

Country Status (21)

Country Link
US (2) US6325916B1 (ru)
EP (1) EP1053976A1 (ru)
JP (1) JP2001025779A (ru)
KR (2) KR20010039617A (ru)
CN (1) CN1275538A (ru)
AR (1) AR027174A1 (ru)
AU (1) AU764856B2 (ru)
BR (1) BR0007114A (ru)
CA (1) CA2272596A1 (ru)
EA (1) EA003258B1 (ru)
EG (1) EG22065A (ru)
ID (1) ID26060A (ru)
IL (1) IL136223A (ru)
MX (1) MXPA00004951A (ru)
NO (1) NO20002608L (ru)
NZ (1) NZ504670A (ru)
PL (1) PL340206A1 (ru)
SG (1) SG98395A1 (ru)
SK (1) SK7622000A3 (ru)
TR (1) TR200001455A2 (ru)
ZA (1) ZA200002394B (ru)

Families Citing this family (89)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8048279B2 (en) * 1998-02-27 2011-11-01 Scott Wade Powell Method and apparatus for electrocoagulation of liquids
US7758742B2 (en) * 1998-02-27 2010-07-20 Scott Wade Powell Method and apparatus for separation of water from petroleum products in an electrocoagulation process
IL143131A0 (en) * 2000-05-18 2002-04-21 Applied Oxidation Technologies Waste water treatment method and apparatus
WO2002014810A2 (en) * 2000-08-10 2002-02-21 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for tuning a plasma reactor chamber
JP4032377B2 (ja) * 2001-12-04 2008-01-16 株式会社オメガ 電解装置
TWI245744B (en) * 2001-12-21 2005-12-21 Ind Tech Res Inst System and method for removing deep sub-micron particles from water
US7691253B2 (en) * 2002-03-27 2010-04-06 Ars Usa Llc Method and apparatus for decontamination of fluid
US20080185293A1 (en) * 2002-03-27 2008-08-07 Giselher Klose Method and Apparatus for Decontamination of Fluid with One or More High Purity Electrodes
US7695607B2 (en) * 2002-03-27 2010-04-13 Ars Usa Llc Method and apparatus for decontamination of fluid
AU2003227855A1 (en) * 2002-04-03 2003-10-13 Advanced Oxidation Limited Apparatus and a method for treating effluent
AU2002952743A0 (en) * 2002-11-19 2002-12-05 Waterpower Systems Pty Ltd Electrocoagulation system
US20040026335A1 (en) * 2002-08-12 2004-02-12 Fields William M. Multi-stage photo-catalytic oxidation fluid treatment system
US6802981B2 (en) 2002-11-05 2004-10-12 Aquapure Technologies Ltd. Method for purification and disinfection of water
WO2004063098A2 (en) * 2003-01-10 2004-07-29 Tersano Inc. Pulsed electric field sanitization system and system components
US7682492B2 (en) * 2003-04-02 2010-03-23 New Earth Systems, Inc. Electrocoagulation system
US20050224338A1 (en) * 2004-04-08 2005-10-13 Industrial Technology Research Institute Water treatment reactor for simultaneous electrocoagulation and advanced oxidation processes
ES2430552T3 (es) 2005-04-29 2013-11-21 Vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek N.V. (Vito) Aparato y procedimiento para la purificación y desinfección de sustancias líquidas o gaseosas
WO2006121976A2 (en) * 2005-05-09 2006-11-16 Pure Water America, Llc Improvements to water treatment processes
US20070036881A1 (en) * 2005-08-12 2007-02-15 Mpc Inc. Electrocoagulation and polymeric suspended solids reduction
MXPA06007148A (es) * 2006-06-21 2007-04-23 Alcocer Juan Jorge Diaz Gonzal Metodo y sistema integral para tratamiento de aguas para las torres de enfriamiento y procesos que requieren eliminar la silice del agua.
SG139599A1 (en) * 2006-08-08 2008-02-29 Singapore Tech Dynamics Pte Method and apparatus for treating water or wastewater or the like
US7998225B2 (en) 2007-02-22 2011-08-16 Powell Scott W Methods of purifying biodiesel fuels
US8016041B2 (en) * 2007-03-28 2011-09-13 Kerfoot William B Treatment for recycling fracture water gas and oil recovery in shale deposits
US8999173B2 (en) * 2007-06-04 2015-04-07 Global Water Holdings, Llc Aqueous treatment apparatus utilizing precursor materials and ultrasonics to generate customized oxidation-reduction-reactant chemistry environments in electrochemical cells and/or similar devices
US8617360B2 (en) 2007-07-11 2013-12-31 Gr Intellectual Reserve, Llc Continuous methods for treating liquids and manufacturing certain constituents (e.g., nanoparticles) in liquids, apparatuses and nanoparticles and nanoparticle/liquid solution(s) resulting therefrom
KR100886621B1 (ko) * 2007-07-25 2009-03-05 이강문 흐름형 유수분리장치
US20090032446A1 (en) * 2007-08-01 2009-02-05 Triwatech, L.L.C. Mobile station and methods for diagnosing and modeling site specific effluent treatment facility requirements
US8790517B2 (en) 2007-08-01 2014-07-29 Rockwater Resource, LLC Mobile station and methods for diagnosing and modeling site specific full-scale effluent treatment facility requirements
US8092680B2 (en) 2007-10-25 2012-01-10 Landmark Structures I, Lp System and method for anaerobic digestion of biomasses
US20090184056A1 (en) * 2008-01-23 2009-07-23 Smith Kevin W Method of removing dissolved iron in aqueous systems
WO2009150482A1 (es) * 2008-06-11 2009-12-17 Lopez Fernandez, Julio Crescencio Dispositivo y método de electro-floculacion continua de alta eficiencia
CN101306847B (zh) * 2008-07-02 2011-03-02 泉州师范学院 自气浮法天然水体应急修复方法
US8313629B2 (en) * 2008-08-27 2012-11-20 Sweetwater Reclamation, Llc Water reclamation systems and methods
WO2010036844A1 (en) * 2008-09-28 2010-04-01 Langenbeck Keith A Electrode cell design for use in electrocoagulation fluid treatment
WO2010036984A1 (en) * 2008-09-28 2010-04-01 Langenbeck Keith A Multiple flat disc type pump and hydrocyclone
US7981293B2 (en) * 2008-11-21 2011-07-19 Scott W. Powell Method and apparatus for treatment of contaminated liquid
US7981301B2 (en) * 2008-11-21 2011-07-19 Scott W. Powell Method and apparatus for treatment of contaminated liquid
US9387452B2 (en) 2009-01-14 2016-07-12 Gr Intellectual Reserve, Llc. Continuous methods for treating liquids and manufacturing certain constituents (e.g., nanoparticles) in liquids, apparatuses and nanoparticles and nanoparticle/liquid solution(s) resulting therefrom
US8540942B2 (en) * 2009-01-14 2013-09-24 David Kyle Pierce Continuous methods for treating liquids and manufacturing certain constituents (e.g., nanoparticles) in liquids, apparatuses and nanoparticles and nanoparticle/liquid solution(s) therefrom
JP5788808B2 (ja) 2009-01-15 2015-10-07 ジーアール インテレクチュアル リザーブ リミティド ライアビリティカンパニー 液体を処理して液体中に或る成分（例えばナノ粒子）を製造する連続法、半連続法、及びバッチ法、装置、並びにこれから生じるナノ粒子、及びナノ粒子／液体溶液及びコロイド
ITVI20090003A1 (it) * 2009-01-19 2010-07-20 Future Renewal Srl Metodo di depurazione delle acque reflue ed impianto atto a realizzare tale metodo
US20100187130A1 (en) * 2009-01-29 2010-07-29 Total Separation Solutions, Llc. Coagulants made in situ from sulfate-containing water and uses therewith
US8772004B2 (en) 2009-06-25 2014-07-08 Old Dominion University Research Foundation System and method for high-voltage pulse assisted aggregation of algae
KR102051248B1 (ko) 2009-07-08 2019-12-02 클레네 나노메디슨, 인크. 의학적 치료를 위한 신규한 금계 나노결정 및 이를 위한 전기화학 제조 방법
US8404121B2 (en) * 2009-08-11 2013-03-26 Anaergia Inc. Method for separating suspended solids from a waste fluid
WO2011053916A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Neohydro Corporation Water purification systems and methods
US20110114509A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-19 Water Vision Incorporated Method and Apparatus for Removing Impurities from a Liquid
US8431010B2 (en) * 2009-11-19 2013-04-30 Water Vision Incorporated Method and apparatus for removing impurities from a liquid
US8673129B2 (en) * 2009-12-23 2014-03-18 Cavitation Technologies, Inc. High-throughput cavitation and electrocoagulation apparatus
US8540863B2 (en) * 2010-01-25 2013-09-24 Water Tectonics, Inc. Electrocoagulation treatment process
KR101109551B1 (ko) * 2010-02-18 2012-01-31 한국기계연구원 반도체 오염폐수 처리장치
AR082347A1 (es) * 2010-07-28 2012-11-28 Chevron Usa Inc Sistema y metodo de reutilizacion de agua de fluido de fractura
WO2012019016A2 (en) 2010-08-06 2012-02-09 Miox Corporation Electrolytic on-site generator
CA2738286C (en) * 2010-08-10 2016-06-28 Water Tectonics, Inc. Improved electrocoagulation treatment process
WO2012024759A1 (en) * 2010-08-25 2012-03-01 Boydel Wastewater Technlogies Inc. Wastewater treatment apparatus and method
CN102476882A (zh) * 2010-11-25 2012-05-30 上海朗诣节能技术有限公司 一种利用水力空化方法的景观水处理系统
WO2012100322A1 (en) * 2011-01-24 2012-08-02 E2Metrix Inc. Electrocoagulation for treating liquids
WO2012170519A2 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Amiran Mohsen C Process for producing fertilizer from animal manure
CN102328973A (zh) * 2011-07-29 2012-01-25 周义斌 一种高效电絮凝处理机及其智能电控装置
US9028689B1 (en) 2011-10-04 2015-05-12 Global Water Holdings, Llc Electric arc for aqueous fluid treatment
MX2011010713A (es) * 2011-10-11 2012-01-27 Sadot Bermejo Lajud Proceso para el tratamiento de aguas congenitas.
US9174859B2 (en) * 2011-11-24 2015-11-03 Eco Watertech, Inc. Method for treating waste waters
US20130180857A1 (en) * 2012-01-09 2013-07-18 Tim Heffernan EcoFloc Advanced Electro-coagulation Liquid Waste Treatment System and Process
CN103288249A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 张太亮 石油钻井废水电裂解催化氧化电絮凝工艺及装置
RU2494968C1 (ru) * 2012-03-14 2013-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" Способ очистки природных и сточных вод и устройство для его осуществления
CA2817428A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-01 Concord Produced Water Services, LLC Modular precipitation and oxidized water treatment
US8668827B2 (en) 2012-07-12 2014-03-11 Heliae Development, Llc Rectangular channel electro-acoustic aggregation device
US8673154B2 (en) 2012-07-12 2014-03-18 Heliae Development, Llc Tunable electrical field for aggregating microorganisms
US8709250B2 (en) 2012-07-12 2014-04-29 Heliae Development, Llc Tubular electro-acoustic aggregation device
US8702991B2 (en) 2012-07-12 2014-04-22 Heliae Development, Llc Electrical microorganism aggregation methods
US8709258B2 (en) 2012-07-12 2014-04-29 Heliae Development, Llc Patterned electrical pulse microorganism aggregation
KR101433124B1 (ko) * 2012-08-29 2014-08-26 (주)그렌텍 일방향 입출수부을 가지는 살균수 생성 카트리지
US8828240B1 (en) 2012-11-20 2014-09-09 Benjamin A. Schranze Residential wastewater purification system
ITMI20122024A1 (it) * 2012-11-28 2014-05-29 Mario Arici Impianto e metodo per ozonizzare in continuo un flusso di acqua
CN103880236A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 陈晓波 一种等离子式蛋白分离海水净化装置
US10358361B2 (en) 2013-02-22 2019-07-23 Loren L. Losh System and method for remediation of wastewater including aerobic and electrocoagulation treatment
US10745299B2 (en) 2013-02-22 2020-08-18 NiBru Traka, Inc. Struvite formation by precipitation of ammonia in electrocoagulation process
US9868653B2 (en) 2013-05-01 2018-01-16 Nch Corporation System and method for treating water systems with high voltage discharge and ozone
US9932252B2 (en) 2013-05-01 2018-04-03 Nch Corporation System and method for treating water systems with high voltage discharge and ozone
GB2520733A (en) * 2013-11-29 2015-06-03 Surewaters Consultancy Ltd Method and apparatus for treatment of aqueous dispersion
US20150247248A1 (en) * 2014-03-02 2015-09-03 Johannes A. Thomassen Apparatus, system, and method for a dynamic rotational electrochemical reactor
CN106232528B (zh) * 2014-04-24 2019-10-22 Nch公司 利用高压放电和臭氧来处理水系统中的水的系统和方法
BR112016023566A2 (pt) * 2014-04-24 2017-08-15 Nch Corp sistema de tratamento para tratar água em um sistema de água corrente com uma descarga de plasma e ozônio, e, método para tratar uma corrente de água corrente
WO2018047271A1 (ja) * 2016-09-08 2018-03-15 三菱電機株式会社 パルス放電電源およびパルス放電発生方法
US10941058B2 (en) * 2016-09-23 2021-03-09 Jason D Lalli Electrocoagulation system and method using plasma discharge
DE102016119080B4 (de) * 2016-10-07 2020-11-12 Condias Gmbh Vorrichtung zum elektrochemischen Behandeln von Abwasser
KR102109144B1 (ko) * 2017-09-29 2020-05-28 주식회사 아모센스 전원 제어 장치 및 방법
CL2019003119A1 (es) * 2019-10-29 2020-03-13 Saving Solutions Spa Sistema de separación por resonancia de líquidos y sólidos
KR102529934B1 (ko) * 2020-06-23 2023-05-04 두산에너빌리티 주식회사 플라즈마 수중방전 장치를 포함하는 막분리 전처리 장치

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US913827A (en) 1908-12-24 1909-03-02 Frederick Y Nichols Process of purifying water.
US1095893A (en) 1911-09-13 1914-05-05 Clarence P Landreth Process of and apparatus for treating water.
US1146942A (en) 1912-08-02 1915-07-20 Clarence P Landreth Process of treating liquids.
US1131067A (en) 1914-06-10 1915-03-09 Clarence P Landreth Process of treating liquid.
US3523891A (en) 1969-02-19 1970-08-11 Purity Control Inc Electrolytic sewage treatment system and process
GB1381351A (en) 1971-01-11 1975-01-22 Inoue Japax Res Decontamination of water
US3728245A (en) * 1971-01-13 1973-04-17 Cole Res Corp Apparatus for treating sewage
US4880510A (en) 1988-02-16 1989-11-14 Andco Environmental Processes, Inc. Method for removing dye stuffs from wastewater
US5049320A (en) * 1990-07-03 1991-09-17 International Environmental Systems, Inc. Gas dissolving system and method
US5587057A (en) 1992-03-19 1996-12-24 David M. A. Metzler Highly conductive liquid media electrocoagulation
JPH05317870A (ja) * 1992-05-14 1993-12-03 Penta Ocean Constr Co Ltd 水質浄化装置
JP2652609B2 (ja) 1993-05-31 1997-09-10 ミズ株式会社 電解水生成装置
US5705050A (en) 1996-04-29 1998-01-06 Sampson; Richard L. Electrolytic process and apparatus for the controlled oxidation and reduction of inorganic and organic species in aqueous solutions
FR2715581B1 (fr) * 1994-02-01 1996-04-12 Cise Internationale Enceinte de pressurisation d'un liquide avec un gaz.
EP0668244A1 (en) * 1994-02-18 1995-08-23 National Research Development Corporation Effluent treatment involving electroflotation
DE4410658C2 (de) 1994-03-26 1996-11-21 Wt Wassertechn Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von industriellen Abwässern im Wege der Elektrolyse
US5611907A (en) 1994-04-18 1997-03-18 Global Water Industries, Inc. Electrolytic treatment device and method for using same
DE19540073A1 (de) 1995-10-27 1997-04-30 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von Carbazaten
US5746904A (en) 1996-03-05 1998-05-05 Lee; Ming Shing Method, apparatus and system for continuously treating water body
US5858249A (en) 1997-02-21 1999-01-12 Higby; Loren P. Electrochemical insolubilization of anionic arsenic method and apparatus
US5928493A (en) 1997-11-24 1999-07-27 Kaspar Electroplating Corporation Process and apparatus for electrocoagulative treatment of industrial waste water

Also Published As

Publication number Publication date
TR200001455A3 (tr) 2001-06-21
IL136223A (en) 2004-02-19
JP2001025779A (ja) 2001-01-30
CA2272596A1 (en) 2000-11-21
ID26060A (id) 2000-11-23
US6325916B1 (en) 2001-12-04
NO20002608L (no) 2000-11-22
US6358398B1 (en) 2002-03-19
AR027174A1 (es) 2003-03-19
SG98395A1 (en) 2003-09-19
NZ504670A (en) 2001-03-30
CN1275538A (zh) 2000-12-06
TR200001455A2 (tr) 2001-06-21
BR0007114A (pt) 2001-06-12
AU3537800A (en) 2000-11-23
EA200000440A3 (ru) 2001-02-26
EP1053976A1 (en) 2000-11-22
MXPA00004951A (es) 2002-04-24
SK7622000A3 (en) 2001-02-12
EG22065A (en) 2002-06-30
IL136223A0 (en) 2001-05-20
EA200000440A2 (ru) 2000-12-25
ZA200002394B (en) 2000-10-12
AU764856B2 (en) 2003-09-04
NO20002608D0 (no) 2000-05-19
KR20010106256A (ko) 2001-11-29
PL340206A1 (en) 2000-12-04
KR20010039617A (ko) 2001-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA003258B1 (ru) Способ и устройство для очистки сточных вод
US6923901B2 (en) Non-chemical water treatment method and apparatus employing ionized air purification technologies for marine application
US8460520B2 (en) Electrochemical system and method for the treatment of water and wastewater
US9108160B2 (en) Methods for enhanced electrocoagulation processing using membrane aeration
US8551305B2 (en) Apparatus for treating water or wastewater
US8845906B2 (en) Process for single system electrocoagulation, magnetic, cavitation and flocculation (EMC/F) treatment of water and wastewater
US7160448B2 (en) Non-chemical water treatment method and apparatus employing ionized air purification technologies
US10662087B2 (en) Electrochemical system and method for the treatment of water and wastewater
US20140116942A1 (en) Air flotation and electrocoagulation system
EP1156014A1 (en) Waste water treatment method and apparatus
US11485658B2 (en) Water treatment apparatus including underwater plasma discharge module
CA2308907A1 (en) Waste water treatment method and apparatus
CZ20001887A3 (cs) Způsob čištění odpadní vody a zařízení

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU