[发明专利]电化学处理废水的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理领域。更具体而言，它涉及电化学净化废水的设备和方法。

发明背景

存在小的居住区、企业和团体不能获得(或由于各种原因不能使用)市政废水处理系统的许多情况。实例包括隔离的居留地、船和海运平台、小岛、研究或军事前哨、偏僻的农业或工业作业和废水点源。

这些各种居住区产生大量液体废物，包括灰水、黑水、污水、含油水和与被病原体、有机和无机材料、溶解或悬浮固体污染的任何其它废水。

在这些中，小居住区为产生大量废水料流的船舶。这些料流包含来自机舱的舱底污水、来自盥洗室和小便池的黑水，和来自淋浴、洗衣房、船舰厨房和厨房的灰水。

地方和国际陆基流出物排放规则以及海运流出物排放标准变得更严格。陆基规则尤其对于位于接近水体的居留地而言更严格，其中主要考虑污染物如磷酸盐、硝酸盐和粪大肠菌。国际海运规则和其它监察机构也由于它们对生态系统的负面影响而对敏感性水中的污染物如油、粪大肠菌、生物需氧量、氯气以及营养素如磷和氨而言变得更严厉。事实上，在许多海运区域，船只产生的废水不再可以不经预先处理而排出。

存在描述对于船基无化学品水处理系统的需要的现有技术参考文献，例如Leffler等人在美国专利6,923,901和美国出版物No.20040099607所教导。Leffler等人教导了使用空气和电产生反应性气态氧和氮离子物种，该物种会帮助净化各种水料流如源自压舱物、盥洗室和洗衣间的那些。Leffler等人的体系还教导了使用盐水以由盐在水中电解而产生氯气用于消毒。

几个现有技术文献描述了使用电化学装置的各种组合，该装置以特殊顺序起作用以产生净化流出物。例如，Mehl(美国专利7,354,509)教导了通过电凝结、旋转激励磁性介质过滤系统(rotating energized magnetic media filter system)、UV基杀菌和最终沉降步骤的顺序步骤而有效考虑空间要求和流出物品质的废水处理系统。

Bradley(美国专利No.6,960,301)教导了一种用于沥出液和废水补救的系统，其包含初始过滤筛以脱除较大颗粒，其后是臭氧预处理、用于使颗粒絮凝的电凝结单元、氧化单元和用于使用离子交换单元脱除残留铵污染物的修整单元。

然而，需要能同时处理复杂和/或非均相料流而不使用化学品添加、生物处理或没有高氧化气体产生且具有完全自动化和开/关能力的小型设备和方法。这种设备可用于其中空间受限的应用、不能获得集中废水处理系统的偏远居住区、产生不可排放到可用废水处理系统中的废水的居住区中，和用于含有不能通过传统处理路线脱除或降解的污染物(如药物残留)的废水料流。因此，该设备和方法会克服现有技术的限制和缺点。

发明概述

已发现仅需要电操作和定期低成本电极置换的基于电化学加工单元的称为废水电化学处理技术(WETT)的使用简单的系统可有效地单独或同时处理非均相废水料流。该系统的重要特征是它是杂食性的且不需要加入外部化学品、处理试剂或生物处理。WETT的另一重要特征是它与生物处理和许多其它处理路线相比是快速的。

不同于大多数废水处理技术，申请人的系统为能处理数种且不同的废水，使它安全地再使用或排放到周围环境中的杂食性系统。而许多废水处理路线仅能处理一类废水，申请人的技术设计为顺序方法，其系统地脱除大多数类型的污染物，从最容易的(通常为大尺寸或容易回收的)开始一直到最难的(通常为小尺寸、溶解或顽抗的)。

不同于大多数废水处理技术，申请人的系统不使用昂贵且要求安全处理和储存(许多偏远居住区不能负担这些和/或不能获得正规运输)的化学品或生物处理(许多偏远居住区不具有专门人才、可用空间或合适条件以操作这些系统，该系统可容易地失调)。

因此，本发明的目的是提供一种用于处理废水的设备，其包括用于从废水中脱除污染物的电凝结单元，其包括至少一个用于接收废水的入口和至少一个阳极和至少一个阴极，阳极和阴极连接在电源上；和用于将废水中的污染物氧化的电氧化单元，其包括至少一个用于接收来自电凝结单元的废水的入口、至少一个阳极和至少一个电化学产生氧化剂的阴极，至少一个用于排出废水的出口；和用于从废水中脱除氧化剂的氧化剂脱除单元，其包括至少一个用于接收来自电氧化单元的废水的入口、用于在氧化剂脱除方法期间容纳废水的容器和至少一个适于将处理的废水从设备中排出或使处理的废水返回电氧化单元而形成用于使经处理的废水再循环的闭合回路的出口。