废水处理系统及废水处理方法技术方案

本公开涉及废水处理。在电解池的阳极和阴极之间电解含有氯盐的水溶液的流。水溶液的流通过第一离子交换结构与阳极分离，并通过第二离子交换结构与阴极分离。在电解期间，驱动液体的第一辅助流通过阳极和第一离子交换结构之间的第一辅助区域。在电解期间，驱动液体的第二辅助流通过阴极和第二离子交换结构之间的第二辅助区域。第一辅助流或来自第一辅助流的液体用于处理废水。的液体用于处理废水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废水处理系统及废水处理方法
[0001]本公开涉及处理废水，例如来自厕所、浴室或厨房设施的废水。本公开尤其适用于提供移动或临时设施，在这些设施中，电力和/或淡水的使用可能受到限制。
[0002]已知多种处理厕所废水的方法。
[0003]例如，US6523186 B2公开了一种可完全分解人类或动物废水以及水中可生物降解的固体或液体副产品的回收系统。所公开的系统依赖于一系列生物反应器来分解废水。强制通风用于促进分解，但该过程仍然相对缓慢，需要多于30个小时才能提供有效的处理。此外，所需的装置又重又庞大，需要许多大型储罐才能实现。
[0004]IKEMATSU，M.等人在《化学快报》(Chemistry Letters)2006年第35卷第6期第576
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577页发表的《电解处理人类尿液以去除氮和磷》(Electrolytic Treatment of Human Urine to Remove Nitrogen and Phosphorus)披露了一种替代方法，其中使用电解来处理尿液。电解可降低生活废水中的氮和磷的水平。
[0005]KIM等人在《今日催化》(Catalystation Today)2013年第199卷第2
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7页发表的《尿素和尿液电解制太阳能氢》(Electrolysis of urea and urine for solar hydrogen)披露了尿液与盐混合进行电解，发现该过程会产生氯物种，从而促进水的有效处理。氯离子对有机和无机材料进行消毒和氧化。寄生化学反应会降低电解氯化的效率，并可导致电极退化(例如结垢)。电解还产生需要管理以确保安全的气体混合物。
[0006]本专利技术的目的是提供一种废水处理的替代方法，该方法至少部分解决了现有技术中的一个或多个缺点。
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种废水处理系统，包括：电解单元，该电解单元包括至少一个电解池，并被配置为在每个电解池的阳极和阴极之间施加电压，以电解流过该电解池的包含氯盐的水溶液的流，其中水溶液的流通过电解池中的第一离子交换结构与每个电解池中的阳极分离，并且通过电解池中的第二离子交换结构与每个电解池中的阴极分离；流管理系统，对于每个电解池，该流管理系统被配置为：驱动水溶液的流通过电解池的主要区域；在电解过程中，驱动液体的第一辅助流通过位于阳极和第一离子交换结构之间的电解池的第一辅助区域；在电解过程中，驱动液体的第二辅助流通过位于阴极和第二离子交换结构之间的电解池的第二辅助区域；使用第一辅助流或来自第一辅助流的液体来处理由所述系统接收的废水。
[0008]因此，提供了一种废水处理系统，其使用离子交换结构来分离对包含氯盐(例如盐水)的水溶液执行电解过程的产物，并使用这些产物来提高处理的效率。如以下示例所示，此操作允许在单独的过程中使用产品子集，以改善性能的多个方面，以及减少产品之间的一些不良寄生化学反应。寄生化学反应的减少使得来自第一辅助流的液体能具有比在没有离子交换结构的情况下使用基于电解的替代方法更强大的消毒性能。可以更快和/或使用更少的能量进行处理。
[0009]在一些实施例中，使用第一辅助流来处理废水包括通过所述电解池的第一辅助区域将废水的至少一部分并入到第一辅助流中。因此，在这种类型的实施例中，待处理废水的一部分通过电解单元。该方法允许通过第一辅助流的液体(包括电解过程的产物，如具有有
益性质的HClO)和直接通过电解过程(从而使废水中的污染物进行电化学反应)，来处理废水，这可能导致废液的处理水平高于不直接对废液进行电解过程的处理水平。以这种方式直接将废液进行电解过程的额外好处可取决于待处理废液的成分和/或废液中污染物对被电解过程分解或其他期望转化的易感性)。
[0010]在一些实施例中，使用来自第一辅助流的液体处理所述废水包括将从第一辅助流中提取的液体与所述废水混合。在该类实施例中，从所述第一辅助流提取的液体可以与该废水混合而不使废水流过电解池的第一辅助区域。因此，该布置不需要废水本身的任何部分通过电解单元，从而无需直接向废水中添加盐(这可能会干扰细菌预处理)，并减少电解单元中堵塞或结垢的风险。
[0011]在一个实施例中，所述第一离子交换结构被配置为允许阴离子在电解期间通过所述第一离子交换结构，从而在第一辅助流中产生HClO和O2。因此，可以使第一辅助流含有高水平的HClO。已知，HClO在处理受污染的水(如黑水或灰水)方面非常有效。HClO提供了一种酸性环境(通常pH<3.5)，能够高效地破坏广泛范围的细菌和真菌，氧化废水中通常存在的一系列无机污染物，并具有脱色作用。HClO还具有理想的除臭作用，部分原因是它能够氧化产生异味的无机化合物。使用HClO还可以最大限度地减少处理后消毒过程中的不良成分的水平，所述不良成分如三卤甲烷(trihalomethane,THM)和有机氯副产物。在基于没有离子交换结构的情况下电解盐水溶液的替代方法中，寄生反应导致以HClO为代价形成NaClO。NaClO具有消毒剂作用，但比HClO的效力小得多，往往会留下高水平的THM和有机氯副产物。
[0012]使用离子交换结构来提供HClO而不是NaClO，因此可以更高效、快速地处理废水。
[0013]在一个实施例中，在所述第一辅助流中释放的O2被阻止与在所述第二辅助流中释放的H2混合。防止以化学计量数量产生的O2和H2气体混合，避免了在没有要求任何特殊通风或其他措施的情况下的任何爆炸的风险。
[0014]在一个实施例子中，该系统还被配置为使用来自第二辅助流的液体来处理废水。使用来自第二辅助流的液体提供了进一步的处理阶段，并提高了处理质量。来自第二辅助流(例如在一些实施例中含有NaOH)的液体增加了被处理废水的pH值。在较高pH(例如pH>7)下使用NaOH进行处理，有利于促进破坏有机氯副产物。
[0015]在一个实施例中，该系统被配置为使用来自第二辅助流的液体，来调节废水的pH在6.5<pH<8.5的范围内，其中所述废水为通过第一辅助流处理或通过来自第一辅助流的液体处理的废水。通过来自第一辅助流的液体进行处理通常将使处理后的废水的pH降低至酸性太强而不适合再利用的水平。第二辅助流中的液体可以用于将pH升高到接近中性pH的水平，以使处理后的废水(在此阶段可由相对干净的水组成)能够安全地重复使用(例如用于厕所冲水、洗手、植物浇水，甚至用于饮用)。如上所述，pH值的这种升高还可能产生下述副作用：促进由来自第一辅助流的液体处理产生的任何有机氯副产物的破坏作用。
[0016]在一个实施例中，该系统还包括生物反应器单元，该生物反应器单元被配置为使用细菌来处理由所述系统接收的废水。该生物反应器利用细菌对废水的成分进行生物降解。
[0017]在一个实施例中，该系统被配置为将在所述第一辅助流中产生的O2引导至所述生物反应器单元。因此，由于电解的副作用在第一辅助流中产生的O2可以用于提高生物反应器单元中的细本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种废水处理系统，包括：电解单元，其包括至少一个电解池，并被配置为在每个电解池的阳极和阴极之间施加电压，以电解流过所述电解池的包含氯盐的水溶液的流，其中所述水溶液的流通过所述电解池中的第一离子交换结构与每个电解池中的阳极分离，并且通过所述电解池中的第二离子交换结构与每个电解池中的阴极分离；流管理系统，对于每个电解池，所述流管理系统被配置为：驱动所述水溶液的流通过所述电解池的主要区域；在电解过程中，驱动液体的第一辅助流通过位于所述阳极和所述第一离子交换结构之间的所述电解池的第一辅助区域；在电解过程中，驱动液体的第二辅助流通过位于所述阴极和所述第二离子交换结构之间的所述电解池的第二辅助区域；使用所述第一辅助流或来自所述第一辅助流的液体来处理由所述系统接收的废水。2.根据权利要求1所述的系统，其中使用所述第一辅助流来处理所述废水包括通过所述电解池的所述第一辅助区域将所述废水的至少一部分并入到所述第一辅助流中。3.根据权利要求1所述的系统，其中使用来自所述第一辅助流的液体来处理所述废水包括将从所述第一辅助流中提取的液体与所述废水混合。4.根据权利要求3所述的系统，其中在不使所述废水流过所述电解池的所述第一辅助区域的情况下，将从所述第一辅助流提取的液体与所述废水混合。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第一离子交换结构被配置为允许阴离子在电解期间通过所述第一离子交换结构，从而在所述第一辅助流中产生HClO和O2。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述阴离子包括Cl
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和OH
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离子。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第二离子交换结构被配置为允许H
+
离子和选自碱金属阳离子和碱土金属阳离子的一种或多种金属阳离子在电解期间通过所述第二离子交换结构，从而在所述第二辅助流中产生H2和XOH形式的一种或多种化合物，其中X是金属。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述一种或多种金属阳离子包括Na
+
阳离子，使得在所述第二辅助流中至少产生H2和NaOH。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述水溶液至少包括NaCl。10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第一离子交换结构和所述第二离子交换结构中的每一个包括离子交换膜或离子交换隔板。11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中在所述第一辅助流中释放的O2被阻止与在所述第二辅助流中释放的H2混合。12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述系统还被配置为使用来自所述第二辅助流的液体来处理所述废水。13.根据权利要求12所述的系统，其中由来自所述第一辅助流的液体处理的每体积的废水由来自所述第二辅助流的液体在不同的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：微科有限公司，
类型：发明
国别省市：