一种污水处理设备(20)，具有电凝聚反应器(26)和接收所述反应器的流出液的澄清器(30)。所述反应器具有入口(58)和出口(62)的反应容器(48)，牺牲阳极(64)，可旋转阴极(68)和非牺牲阳极(66)。位于牺牲阳极和阴极之间的第一间隙(70)包含第一水处理区。位于阴极和非牺牲阳极之间的第二间隙(74)包含第二水处理区。水流动路径是从入口到第一处理区，然后到第二处理区，再到出口。在澄清器中，反应器流出液被分离成清洁水和污泥。
(i)反应容器，所述反应容器具有用于水流入的入口和用于水从所述反应容器流出的出口；
(v)在所述牺牲阳极和所述阴极之间的第一间隙，所述第一间隙包括位于所述入口下游的第一处理区，所述牺牲阳极和所述阴极适于跨越所述第一间隙施加第一电压；
(vi)在所述非牺牲阳极和所述阴极之间的第二间隙，所述第二间隙包含位于所述第一处理区下游的第二处理区，所述非牺牲阳极和所述阴极适于跨越所述第二间隙施加第二电压，由此水通过所述反应容器的流动路径为从所述入口到所述第一处理区，然后到所述第二处理区，再到所述出口。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述反应容器为圆柱形的，具有圆周侧壁、底壁和顶壁。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述顶壁是锥形的。
4.根据权利要求2所述的设备，其中所述入口穿过所述反应容器的所述底壁。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述牺牲阳极具有穿过其中的孔，用于使水从所述入口流到所述第一处理区。
6.根据权利要求2所述的设备，其中所述非牺牲阳极是圆柱形的并且与所述圆周侧壁相邻。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述阴极围绕基本垂直的轴可旋转。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述阴极是圆柱形的，并且具有底壁、顶壁和圆周侧壁。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述第一间隙位于所述牺牲阳极的上表面与所述阴极的下表面之间。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二间隙位于所述阴极的圆周侧壁和非牺牲阳极之间。
11.根据权利要求2所述的设备，其中所述出口在所述反应容器的顶壁中。
12.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述阴极是圆盘，具有底表面、顶表面和外周表面。
13.根据权利要求2所述的设备，其中所述非牺牲阳极是具有上表面和下表面的盘，所述非牺牲阳极在所述反应容器的所述圆周侧壁之间延伸并且在其中具有用于水流动的孔。
14.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二处理区位于所述阴极的上表面和所述非牺牲阳极的下表面之间。
15.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述阴极沿着与其旋转轴平行的方向可移动。
16.根据权利要求1或13中任一项所述的设备，其中所述非牺牲阳极沿着与所述阴极的旋转轴平行的方向可移动。
17.根据权利要求1所述的设备，其中所述阴极具有轴，所述轴与所述非牺牲阳极可旋转连接。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述阴极的轴与所述非牺牲阳极通过位于所述反应容器内的连接器可旋转连接。
19.根据权利要求17所述的设备，其中所述阴极的轴与所述非牺牲阳极通过位于所述反应容器外的连接器可旋转连接。
20.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述阴极在轴上可旋转，并且所述阴极和轴具有在其中的孔以用于使水流入所述第一处理区。
21.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述牺牲阳极是非旋转的。
22.根据权利要求1或21所述的设备，其中所述非牺牲阳极是非旋转的。
23.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，还包括用于施加所述第一电压和所述第二电压的电源装置。
24.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，还包括接收来自所述电凝聚反应器出口的流出液以将固体与清洁水分离的分离器。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述分离器是具有圆柱形侧壁、上壁和锥形底壁的澄清器。
26.根据权利要求25所述的设备，其中在所述澄清器中的入口导管具有截面积大于所述导管的内截面积的开口。
27.根据权利要求26所述的设备，其中所述澄清器中的所述入口导管开口方向向上。
28.根据权利要求25所述的设备，其中所述澄清器在其顶端具有与上部出口导管相连的上部出口以及在其底端具有与下部出口导管相连的下部出口。
29.根据权利要求28所述的设备，其中所述上部出口是固体出口，所述下部出口是清洁水出口。
30.根据权利要求28所述的设备，其中所述上部出口是清洁水出口，下部出口是固体出口。
31.根据权利要求28所述的设备，还包括与所述上部出口导管操作连接的第一泵和与所述下部出口导管操作连接的第二泵。
32.根据权利要求25所述的设备，还包括与所述水出口泵操作连接的所述澄清器的上壁上的水位传感器。
33.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述第一电压大于所述第二电压。
34.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述第一电压等于所述第二电压。
35.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述第一电压小于所述第二电压。
36.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述可旋转阴极具有基本垂直于所述阴极的旋转轴的活性面，所述活性面具有中心和外周，所述活性面具有限定从所述中心到所述外周的多个水流动路径的表面特征。
37.根据权利要求36所述的设备，其中所述表面特征包括通道。
38.根据权利要求37所述的设备，其中所述通道是弯曲的或是直的。
39.根据权利要求37所述的设备，其中所述通道从所述面的所述中心向所述面的所述外周向外张开。
40.根据权利要求36所述的设备，其中所述表面特征包括栓。
41.根据权利要求40所述的设备，其中所述栓在平行于所述阴极的所述面的平面上是圆形的。
42.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，还包括用于向待处理水中添加电解质的电解质源。
43.根据权利要求42所述的设备，其中所述电解质是氯化钠。
44.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，还包括用于向待处理水中添加过氧化氢的过氧化氢源。
45.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，还包括向离开所述反应容器的水中添加絮凝剂的絮凝剂源。
46.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，还包括向离开所述反应容器的水中添加凝聚剂的凝聚剂源。
47.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述非牺牲阳极的至少一部分被TiO2涂覆。
48.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述阴极的至少一部分被TiO2涂覆。
49.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述反应容器与大气隔绝。
50.一种用于污水处理的电凝聚反应器，包括：(a)反应容器，所述反应容器具有用于水流入的入口和用于水流出的出口；
(d)在所述牺牲阳极和所述阴极的所述活性表面之间的间隙，所述间隙包括位于所述入口下游的处理区，所述阳极和所述阴极适用于跨越所述间隙施加电压，其中所述阴极的所述活性表面具有中心和外周，以及从所述中心到所述外周跨越所述阴极的活性面延伸的多个有壁的通道。
51.根据权利要求50所述的电凝聚反应器，其中所述通道是直的。
52.根据权利要求50所述的电凝聚反应器，其中所述通道是弯曲的。
53.根据权利要求50所述的电凝聚反应器，其中所述通道是锥形的。
54.根据权利要求50所述的电凝聚反应器，其中所述通道是非锥形的。
55.根据权利要求50所述的电凝聚反应器，其中所述通道是螺旋形的。
56.根据权利要求50所述的电凝聚反应器，其中所述反应容器与大气隔绝。
57.一种用于污水处理的电凝聚反应器，包括：(a)反应容器，所述反应容器具有用于水流入的入口和用于水流出的出口；
(d)在所述牺牲阳极和所述阴极的所述活性表面之间的间隙，所述间隙包括位于所述入口下游的处理区，所述阳极和阴极适用于跨越所述间隙施加电压，其中所述阴极的位置能够被垂直调节以调节跨越所述间隙的距离。
58.根据权利要求57所述的电凝聚反应器，其中所述牺牲阳极具有穿过其中的孔以用于水从所述入口流入所述处理区。
59.根据权利要求57所述的电凝聚反应器，其中所述反应容器与大气隔绝。
(a)提供电凝聚反应器，所述电凝聚反应器具有水入口、水出口、位于牺牲阳极和旋转阴极之间并包含第一处理区的间隙和位于所述旋转阴极和非牺牲阳极之间并包含第二处理区的间隙；
(b)施加跨越所述第一处理区的第一电解电压和跨越所述第二处理区的第二电解电压；和(c)使水从所述入口流入，经过所述第一处理区，然后经过所述第二处理区，再经过所述出口流出。
61.根据权利要求60所述的方法，还包括向待处理的所述水中添加电解质。
62.根据权利要求60所述的方法，还包括向待处理的所述水中添加过氧化氢。
63.根据权利要求60-62中任一项所述的方法，还包括向所述离开所述水出口的水中添加絮凝剂或凝聚剂。
64.根据权利要求60-62中任一项所述的方法，还包括调整所述阴极的位置以实现跨越所述包含第一处理区的间隙的期望距离。
65.根据权利要求60-62中任一项所述的方法，还包括使来自所述电凝聚反应器的所述流出液流经分离器以将固体与清洁水相互分离。
66.根据权利要求65所述的方法，其中所述分离器是与固体流出泵和水流出泵操作连接的澄清器。
67.根据权利要求66所述的方法，还包括操作所述固体流出泵和所述水流出泵从而在所述澄清器和处理队列中产生部分真空。
废水处理设备及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及废水处理，具体涉及电解池中的污水处理的设备和方法。 [0002] 发明背景
[0003] 水可能被来自包括日常生活、市政、工业和农业源的各种来源的有机和无机物污染。污染物可以是在溶液、胶体中或在悬浮物中。胶体尤其是带负电胶体常常是水污染物的主要形式。
[0004] 电凝聚是一种处理被各种物质污染的水的电化学方法，其在电凝聚反应器中具有阴极和牺牲阳极。向电极供应电流导致金属阳离子(通常为铁或铝)从牺牲阳极释放，并且在阴极形成氢气。可以形成参与多种工艺的有助于从水中移除污染物的其他化学物质。 [0005] 已提出使用旋转电极作为一种利用电凝聚改善系统的整治疗效的方法。如参见Syversen等人的美国专利US 6,099,703。旋转阴极有助于确保牺牲电极的平均消耗和防止阴极的活性表面积垢。然而，尽管开发了电凝聚的现有技术，大部分已知的基于电凝聚的废水处理不能成本低廉或者以大规模处理项目的完全商业化所需的体积有效治理污染的水以后续释放到环境中。本发明提供用于大量处理受污染的水的改进的设备和方法。 发明内容
[0006] 本发明提供一种电凝聚反应器，所述电凝聚反应器包括具有用于水流入的入口和用于水流出的出口的反应容器、牺牲阳极、可旋转阴极和非牺牲阳极。牺牲阳极和阴极之间的第一间隙包括位于入口下游的第一处理区。牺牲阳极和阴极适用于跨越第一间隙施加第一电压。在非牺牲阳极和阴极之间的第二间隙提供位于第一处理区下游的第二处理区。非牺牲阳极和阴极适用于跨越第二间隙施加第二电压。第二电压可小于第一电压。水通过反应容器的流动路径是从入口到第一处理区，然后到第二处理区，再到出口。 [0007] 本发明还提供用于电凝聚反应器的可旋转阴极。阴极具有通常垂直于阴极的旋转轴的活性面。活性面具有中心和外周，以及限定从中心到外周的多个水流动路径的表面特征。表面特征可包括通道或栓。可旋转阴极可用于具有单个处理区的电凝聚反应器中，因此本发明提供具有牺牲阳极、可旋转阴极和在牺牲阳极与阴极之间包含第一处理区的间隙的电凝聚反应器，所述阴极具有限定通过间隙的水流动路径的表面特征。 [0008] 本发明还提供接收来自电凝聚反应器的流出液的澄清器(clarifier)。澄清器具有圆柱形侧壁、上壁、锥形底壁、在上壁中与第一出口导管连接的第一出口部和在底壁中与第二出口导管连接的第二出口部。澄清器具有延伸到澄清器中的入口导管，所述入口导管在澄清器内的开口的截面积大于入口导管的内截面积。
[0009] 本发明还提供利用电凝聚反应器处理污水的方法。反应器设置为具有水入口、水出口、位于牺牲阳极和旋转阴极之间并包含第一处理区的间隙、和位于旋转阴极和非牺牲阳极之间并包含第二处理区的间隙。施加跨越第一处理区的第一电解电压，施加跨越第二处理区的第二电解电压。导致水从入口流入反应器、经过第一处理区，然后经过第二处理区，再经过出口。
[0010] 本发明的这些特征和其他特征将由下述说明书和优选实施方案的附图明显表述。 [0011] 附图说明
[0012] 图1是根据本发明的处理系统的示意图。
[0013] 图2A是系统处理反应器的一个实施方案的部分的立面视图。
[0014] 图2B是图2A沿线2B-2B的截面图。
[0015] 图3是处理反应器的第二实施方案的部分的立面视图。
[0016] 图4是处理反应器的第三实施方案的部分的立面视图。
[0017] 图5是处理反应器的第四实施方案的部分的立面视图。
[0018] 图6是处理系统的澄清器的部分的立面视图。
[0019] 具体实施方式
[0020] 图7A、7B、7C和7D是反应器阴极的活性表面的平面视图，示出阴极的底面的特征的实施例。
[0021] 下面描述本发明的示例性实施方案，并且参考附图。这些实施方案被认为是说明性而非限制性的。在下列描述和附图中，相应和相似的部件用相同的附图标记表示。 [0022] 图1示意性图示了处理系统20。污水从源22经过导管24流入电凝聚反应器26中，反应器具有下述的电解池。反应器的流出液经过出口导管28流入澄清器30。来自罐36的电解质如氯化钠和来自罐38的过氧化 氢在导管24中加入污水中。来自罐40的絮凝剂在导管28中加入反应器流出液中。在澄清器30中，来自反应器26的流出液被分离成从出口导管32离开澄清器的污泥和从另一个出口导管34离开澄清器的清洁水。在导管24、
32和34中分别设有泵42、44、46。
[0023] 含有处理系统20的原料的污水被有机污染物、无机污染物或二者一起污染。废水可包括市政污水、雨水、农场渗滤液、矿山渗滤液、工业、机构和商业废水。污水通常经过一些上游处理，比如网筛去除大的颗粒污染物。例如，在市政污水的情况下，在引入处理系统20之前，污水将经过初次处理如筛选、沉淀和清除沙和砾。
[0024] 如图2A和2B所示，反应器26具有通常圆柱形外壳48，所述外壳具有圆周侧壁50和平底壁52以及锥形上壁54。外壳48支撑在基座56上。外壳由非导电材料如玻璃纤维制成。反应器的底壁52具有用于污水从入口导管24流入的入口部58。上壁54具有用于反应器26的流出液流出的出口部60。出口导管28经过出口部60延伸到外壳48中并且在其内端部具有开口62。
[0025] 反应器26具有牺牲阳极64、非牺牲阳极66和可旋转阴极68。牺牲阳极64和旋转阴极由间隙70分开。牺牲阳极64连接在反应器的底壁52上不旋转。其在中心具有垂直孔72，与入口开口58对齐。牺牲阳极64包含高价金属如铁或铝。
[0026] 非牺牲阳极66为圆柱体形状，并且与外壳48的侧壁50的内侧连接。其固定在位置上不旋转。其含有合适的低价金属例如不锈钢或钛或陶瓷，并且可涂覆增加其活性表面积的涂层例如TiO2。TiO2具有高的化学耐受性和氧化强度因此非常合适。非牺牲阳极66通过间隙74与阴极68间隔开。其也与牺牲阳极64间隔开；该间隔有助于同期性移除和替换牺牲阳极并且使得两个阳极可处于不同电势。
[0027] 阴极68是密封圆柱形结构，其具有圆周侧壁76、底壁78和顶壁80。阴极由合适的低价金属例如不锈钢或钛或陶瓷制成。阴极的活性表面即底壁78的外表面79和侧壁76的外表面可涂覆有TiO2。该涂层促进由反应器中的电解过程产生的氢气和氧气形成过氧化氢。
[0028] 阴极的底壁78的外表面79可设置有沟槽82，其用作通道增加在间隙70中径向向外移动的水的流速。沟槽还径向向外引导电解反应中形成的气泡以及被气泡所吸收的污染物。如图7A、B和C所示，沟槽可采取 各种形式，包括直通道、圆锥通道和螺旋通道。 [0029] 图7A示出以螺旋形式由阴极68的底壁78的外表面的中心83向外周85延伸的通道82。通道被槽脊87分离。或者，通道82可直接从阴极的中间向其外周延伸而无需弯曲，并且可形成图7B所示的锥形或如图7C所示的非锥形。可设置不同数量的通道，例如三个通道至七个通道。它们可为半英寸(13mm)深。可选择通道的深度、形状和数量以使特定应用的流速和电极间距最优化。
[0030] 通道之外的表面特征可设置在阴极的面上以产生特定流动特征。图7D示出具有多个凸起栓89的阴极面。栓使得在间隙中从电极面的中心向外周移动的水在栓之间产生不规则流动路径91。栓例如直径可为约一英尺(25mm)，高度3/16英寸(4.8mm)，并且由不锈钢制成。
[0031] 应理解通道的特征或可旋转阴极的面上的栓可以应用在本文所述之外的电凝聚反应器中，包括现有技术中的具有与牺牲阳极分开的可旋转阴极的电凝聚反应器。 [0032] 阴极68安装为在轴84上旋转，其与发动机或其他合适的驱动装置(未示出)连接。阴极的旋转降低活性阴极表面的钝化。套管和密封组件95围绕轴84，其中轴穿过外壳48的上壁54。轴84还与合适的驱动装置(未示出)连接用于垂直调整阴极位置。阴极位置的可调整性允许调整在反应器工作期间跨间隙70的距离，以最优化原料电解的条件。例如，原料浊度的改变可能需要调整间隙距离。垂直调整可手动或者通过传感器控制，例如检测跨间隙70的电流的传感器。
[0033] 在工业规模的电凝聚反应器中，阴极68可具有约4至6英尺(1.2 to 1.8m)的直径，3/4英寸(19mm)的底壁厚度和1/4英寸(6.4mm)的侧壁厚度。跨越间隙70的距离可为1/8至1/2英寸(3.2 to 13mm)，跨越间隙74的距离为1/8至3/8英寸(3.2 to 9.5mm)。
阴极的旋转速度可为20至170rpm，经过反应器的废水的流量为25至200英制加仑(114 to
909L)/分钟。根据本发明也可以制造具有更大吞吐量的大得多的电凝聚反应器。 [0034] 施加到阴极68、牺牲阳极64和非牺牲阳极66的电力可为DC、脉冲DC或高频AC。
电源(未示出)与牺牲阳极64的基座在端部65连接，与非牺牲阳极66在端部69连接和与阴极的轴84在端部67连接，所述轴是导电性的。非牺牲阳极66通常保持在比牺牲阳极
64低的电势并且具有其独自的电源，不过对于一些原料来说可以保持相同的电势或更高的电 势。所使用的电力类型的选择取决于原料和污染物的性质。例如，如果原料具有高含量的有机污染物，优选的选择可为DC电流到牺牲阳极和高频AC至非牺牲阳极；或者如果原料是需要溶液中铁离子含量较低，则选择可为脉冲DC到牺牲阳极和高频AC到非牺牲阳极。
典型的电压/电流为在900A下约6.5V和在3000A下约7.5V。
[0035] 在反应器26中处理之前，可在污水中加入电解质如氯化钠以增加其导电性。另外，过氧化氢可任选加入原料中。一般地，过氧化氢在污染物是有机物时有用，较高含量的过氧化氢可用于较高含量的有机污染物。如果需要，可以在反应器之前调节污水的pH，优选pH范围是约3.5至7。
[0036] 在反应器26中，污水经过入口端口58流入，经过牺牲阳极64中的孔72，并且在阳极64的活性表面86和旋转阴极68的下表面之间的间隙70中径向向外流动。在作为反应器26的第一反应区的该空间中，随着牺牲阳极的消耗，铁阳离子进入溶液中，发生化学反应，并且污染物被电凝聚。污水从第一反应区流入非牺牲阳极66和阴极的侧壁76之间的2+
间隙74。在作为反应器26的第二反应区的该空间中，据信在亚铁离子(Fe )和过氧化氢都存在的情况下，通过包括芬顿(Fenton)反应的各种反应发生污染物的进一步氧化，导致形成羟基自由基氧化剂。
[0037] 来自第二反应区的污水流入阴极的顶壁80和外壳的上壁54之间的空间88。其然后流入排放导管28的开口62，离开反应器。
[0038] 在反应器中处理污水以进行固体凝聚和包括细菌污染物的污染物氧化之后，处理流出液以使凝聚固体与水分离。可使用各种类型的下游处理获得该分离，例如溶气气浮系统或具有移除固体的分离器的分离罐。在本发明的优选实施方案中，反应器26的流出液进料到澄清器30，如图6所示。
[0039] 在导管28中的流出液进入澄清器之前将来自罐40的絮凝剂进料到所述流出液中。所应用的絮凝剂的类型和浓度取决于特定废水原料。
[0040] 在澄清器30内，导管28具有向上导向的出口开口90并且具有比导管28内部直径更大的直径。这使得每单位面积的开口90中流出液进入澄清器的流量降低从而降低了湍流。
[0041] 澄清器30具有带有锥形顶壁92和锥形底壁93的基本圆柱形罐体。相对于反应器流出液的流入速率，澄清器的容积足够使得澄清器中的停留时间足够获得固体与水的分离。例如，停留时间可为约5-8分钟。顶壁92 在其与圆柱形侧壁94的接合处形成约60°的角度(与水平面相对)。澄清器被支撑在支柱96上。在澄清器的底端具有与流出液出口导管34相连的出口端口98。导管设有流出液泵46。在澄清器的上端有与污泥出口导管32相连的出口端口100。导管32设有污泥泵44。一对垂直间隔开的液位传感器102设置在澄清器的上壁92中，以检测水和污泥的液位。流出液泵46通过从这些传感器的输入调整水位。
[0042] 泵44、46运作以在澄清器内产生部分真空，例如5-25kPa的压力。通过连接反应器26与澄清器30的导管28，该部分真空也应用到这个反应器系统。据信反应器系统中的处理过程通过该部分真空而增强。
[0043] 澄清器内的部分真空增强升到澄清器顶部的絮凝聚体和沉到澄清器底部的水的分离。所述固体包括通过出口100离开罐的顶部并通过导管32用污泥泵44泵抽的污泥。与污泥分离开的清洁水通过出口98从罐的底部离开，并且通过出口导管34用流出泵46泵抽。清洁水可释放到环境中或者在释放之前经过进一步处理如调整pH。通过出口导管34离开的一部分清洁水可经由再循环导管(未示出)再循环到反应器入口导管24中以在系统20中进一步处理。
[0044] 在澄清器30的运行的一个替代模式中，在导管28中的反应器流出液进入澄清器之前，是凝聚剂而不是絮凝剂进料到所述反应器流出液中。凝聚剂导致分离的固体下沉到澄清器的底部而不是浮到顶部(如与絮凝剂所发生的那样)。这种操作模式可在处理具有自然负浮力如重金属的污染物的原料时使用。因此上部出口导管32将清洁的水移出澄清器并且下部出口导管34移除污泥。泵44和46进行交换以使得上部出口导管32具有流出液泵和下部出口导管34具有污泥泵；并且液位传感器102也移到底壁93。导管28的开口90可向下导出。
[0045] 应理解澄清器30(设置在两种操作模式任一中运作)可连接以接收其他类型的电凝聚反应器例如现有技术反应器的流出液。
[0046] 处理系统可通过可编程逻辑计算机(PLC)运行，使用合适的装置测量和控制流经设备全程的流体流动、跨电极间间隙的电流、原料的电导率和pH、泵速、澄清器中流体液位等。运行过程以产生符合特定应用的需要的清洁的流出水。
[0047] 在如图3所示的另一个反应器的实施方案126中，非牺牲阳极水平置于阴极之上并且可在阴极移动时随其垂直移动以调整其与牺牲阳极间的 间隙。反应器126其他与反应器26基本相同。尤其是，反应器126具有包含平板的可旋转阴极168和通过间隙174与阴极168的上表面180间隔的包含平板的非牺牲阳极164。非牺牲阳极164并不旋转并且用固定在法兰盘和轴承组件106上的支撑元件104支撑。法兰盘和轴承组件106允许阴极轴相对于非牺牲阳极164旋转，这保持了轴84的固定垂直位置，因此非牺牲阳极164(和法兰盘和轴承组件106)随阴极垂直移动。法兰盘和轴承组件106与阴极轴84电绝缘。密封件108延伸在非牺牲阳极的外周和反应器外壳的侧壁50，阻止其间的水流动。牺牲阳极64的活性表面86通过间隙70与阴极的下侧分隔开，该间隙包含反应器126的第一处理区，间隙174包含第二处理区。处理区以针对在上述方法中第一实施方案的反应器26的两个处理区起作用。如在图3中的指示箭头所示，废水通过入口端口58进入反应器，流经牺牲阳极64中的孔72进入第一间隙70。然后其在间隙70中径向向外流动，沿着阴极的外周边缘176进入第二间隙174。然后其流经非牺牲阳极164中的中心开口114，进入外壳48的上壁54和非牺牲阳极164之间的空隙，然后经过流出液导管28流出。
[0048] 如图4所示的反应器的第三实施方案127与图3的反应器126基本相同，只是在反应器之外的法兰盘和轴承组件的位置和连接非牺牲阳极164与法兰盘和轴承组件的支撑元件不同。在反应器127中，法兰盘和轴承组件106位于反应器外壳48之外和之上的阴极168的轴84上。组件106具有一对水平支撑元件128，和一对将非牺牲阳极164与各个水平支撑元件相连的垂直支撑元件130。所述垂直支撑元件130穿过反应器外壳的上壁54中的端口，在各个端口围绕支撑元件130安装水密封132。
[0049] 在如图5所示的反应器的第四实施方案226中，废水入口经过可旋转阴极而不是经过牺牲阳极。反应器具有固定于反应器外壳48的底壁52的牺牲阳极264，通过间隙70与牺牲阳极264的上活性表面286间隔开的可旋转阴极268，和连接在反应器外壳48的侧壁50内部的圆柱形非牺牲阳极66，所述非牺牲阳极通过间隙74与阴极268间隔开。阴极的支撑轴84在其内部具有与废水入口管24相连的孔110以及轴承和密封单元112，允许废水流入孔110和经由阴极的底壁78的开口114流出和进入间隙70。在该反应器实施方案中，废水经过包含第一处理区的间隙70径向向外流动，经过包含第二处理区的间隙74，进入外壳48的上壁54和阴极的顶壁80之间的空间，然后经过流出液导管28流出。 [0050] 反应器的第五实施方案未在图中单独示出，其与图2A中所示反应器 26结构相同，区别在于其不包括非牺牲阳极或第二处理区(或电终端69)。单一处理区通过牺牲阳极64的上表面86与可旋转阴极68的下表面79之间的间隙70进行限定。反应器中的水流动路径是通过牺牲阳极64中的孔72到间隙70，然后经过间隙70和围绕阴极的外周，进入阴极上的空间88，然后经过流出液导管28流出。反应器的阴极68的下表面79具有上述和图7中所述的特征，即具有凹槽82和升起的栓89以产生间隙70中的特定水流动特征。 [0051] 实施例
[0052] 根据本发明在实验室规模的设备中处理废水样品。对原料和流出液以及一些情况下的污泥的污染物/参数进行各种测量。结果总结如下。
[0053] 实施例1
[0054] 处理城市污水的样品。原料的碳质BOD为169mg/L，流出液的碳质BOD为20mg/L。流出液的总悬浮物为8mg/L。流出液的粪大肠菌含量为小于1菌落/100ml的检测测量限值。
[0055] 实施例2
[0056] 处理另一个城市污水样品。测量结果示于表1中。
[0057] 表1
[0058]测试 原料 流出液 污泥
Fe(mg/L) 0.15 -- 3
总固体(mg/L) 180 16 --
总BOD(mg/L) 270 40 --
粪大肠菌(菌落/100ml) 3000000 ＜100 2400000
[0059] 标记″--″表示参数未测量
[0060] 实施例3
[0061] 处理5个5-加仑地下矿井水的样品。测量了原料和处理过的流出液以及在样品4和5中污泥中的各种元素的水平。测试结果示出于表2和3中。在极少的情况下，金属含量增加，例如铁、锰和钠。这是由于来自牺牲阳极的这些元素的增加或者在处理过程中的化学剂量的增加。
[0062] 表2
[0063]
[0064] 测量单位为mg/L.
[0065] 表3
[0066]
[0067] 测量单位为mg/L.
[0068] 附图中附图标记列表
[0069] 20处理系统
[0070] 22污水源
[0071] 24进入反应器的导管
[0072] 26反应器
[0073] 28进入澄清器的导管
[0074] 30澄清器
[0075] 32污泥出口导管
[0076] 34流出液出口导管
[0077] 36盐池
[0078] 38过氧化氢池
[0079] 40絮凝剂池
[0080] 42原料泵
[0081] 44污泥泵
[0082] 46流出液泵
[0083] 48反应器外壳
[0084] 50外壳的侧壁
[0085] 52外壳的底壁
[0086] 54外壳的上壁
[0087] 56反应器基座
[0088] 58反应器入口
[0089] 60反应器出口
[0090] 62导管28中的开口
[0091] 64牺牲阳极
[0092] 65牺牲阳极的终端
[0093] 66非牺牲阳极
[0094] 67阴极终端
[0095] 68阴极
[0096] 69非牺牲阳极终端
[0097] 70第一间隙
[0098] 72牺牲阳极中的孔
[0099] 74第二间隙
[0100] 76阴极的侧壁
[0101] 78阴极的底壁
[0102] 79阴极的下表面
[0103] 80阴极的顶壁
[0104] 82阴极中的凹槽
[0105] 83阴极的中心
[0106] 84阴极的轴
[0107] 85阴极的外周
[0108] 86牺牲阳极的活性表面
[0109] 87阴极面的槽脊
[0110] 88阴极上的空间
[0111] 89阴极面上的栓
[0112] 90澄清器的入口
[0113] 91水流动路径
[0114] 92澄清器的上壁
[0115] 93澄清器的底壁
[0116] 94澄清器的侧壁
[0117] 95套管和密封组件
[0118] 96澄清器的支柱
[0119] 98流出液出口
[0120] 100污泥出口
[0121] 102液位传感器
[0122] 104支撑元件
[0123] 106绝缘法兰盘和轴承组件
[0124] 108阳极164上的密封件
[0125] 110阴极轴中的孔
[0126] 112轴承和密封单元
[0127] 114阴极轴84中的中心开口
[0128] 126第二实施方案反应器
[0129] 127第三实施方案反应器
[0130] 128水平支撑元件
[0131] 130垂直支撑元件
[0132] 132垂直支撑上的密封件
[0133] 164非牺牲阳极
[0134] 168阴极
[0135] 174第二间隙
[0136] 176阴极的外周
[0137] 226第四实施方案反应器
[0138] 264牺牲阳极
[0139] 268阴极
[0140] 286牺牲阳极的活性表面
[0141] 尽管本发明描述了各种实施方案，但是并不旨在将本发明限制在这些实施方案。在本发明范围内的各种修改对于本领域技术人员是显而易见的。本发明的范围通过实施方案限制。
