專利名稱:水凈化處理的方法系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及供家庭使用或其他用途的有污染的水的處理方法以及該方法專用的設(shè)備。
許多城鎮(zhèn)的供水中含有雜質(zhì)，有些是混濁的。來自灌溉渠、水壩和直接來自河流的水在進(jìn)行處理除去雜質(zhì)之前常常不能滿足家庭或其它用途的要求。
傳統(tǒng)的水處理方法有添加或不添加化學(xué)藥品的過濾方法。僅靠過濾本身，結(jié)果常常是不滿意的，過濾器不能除去超細(xì)懸浮顆粒和顏色，水還是混濁的。多年以來通用的水處理方法是向水中加入硫酸鋁。由于三價(jià)鋁離子Al+++能有效地使帶負(fù)電荷的懸浮顆粒結(jié)成小團(tuán)塊，因此對凈化混濁的水是很有用的。大多數(shù)污染物帶有少量的負(fù)電荷，相結(jié)合的顆粒然后聚集或集結(jié)在一起成為松散的聚集物或絮凝物，慢慢沉降到水處理箱的底部。過一段時(shí)間后，取出處理過的水，用砂濾器過濾以除去剩余絮凝物，然后再向此加工過的水中加入另一些化學(xué)藥品以抵銷添加明礬而引起的PH值變化。
含有鋁絮凝物和污染物的膠狀稀泥留在箱底，必須除去此稀泥才能處理下一箱水以及對此稀泥作最后的處置。
很容易就可得知這種化學(xué)處理方法既貴又對人體有害，而且要求經(jīng)常維修設(shè)備和處置污泥。
另一種處理方法是經(jīng)電極向水中通電流，但是在過去需要取出這些電極加以清洗。
此外，采用某些金屬(如銅、銀和鐵)制成的電極不能除去某些污染物，反而金屬本身還會(huì)污染水。
因此本發(fā)明的目的是提供一種水處理方法和裝置，它克服或基本上消除了已有技術(shù)的缺點(diǎn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了一種分離和除去污染物的水處理新方法，本方法包括下述步驟將未處理的水放入一個(gè)容器中;經(jīng)鋁電極向水中通以直流電或整流過的交流電，至少使一部分污染物上浮，從而對水進(jìn)行處理;至少從水表面清除掉一部分浮起的污染物;至少取出一部分已處理過的水。
本發(fā)明最佳實(shí)施例無需添加化學(xué)藥品或使用過濾工藝來得到透明潔凈的水，而且該最佳實(shí)施例比其它已知方法更有效更經(jīng)濟(jì)。
含雜質(zhì)的水是電導(dǎo)體。在本發(fā)明中水的凈化是通過向水中通以直流電或整流后的交流電、使一些雜質(zhì)極化、同時(shí)產(chǎn)生極小的氣泡來實(shí)現(xiàn)的。
在此過程中產(chǎn)生的小氣泡在水中迅速地散布開來，起到正電荷顆粒的類似作用，吸引帶負(fù)電的污染物顆粒，使其集聚在一起形成絮凝體。雖然多數(shù)污染物比水重，但在本處理過程中大部分絮凝物由于含有氣體很容易地浮到水表面，僅有小部分絮凝物在切斷電流后懸浮在水中，然后它們或者慢慢上浮至水表面或者下沉到水處理箱的底部。
最好在取出處理過的水之前除去浮起的污染物。
最好將電流設(shè)定在足夠的電流強(qiáng)度之下，使其經(jīng)1至3小時(shí)就能對水作有效的處理。
電極最好是由鋁制成的本發(fā)明從另一角度提供了一種上述方法專用的水處理設(shè)備，它包括水處理箱(以下簡稱水箱);多個(gè)安裝在水箱內(nèi)部的電極，其中至少有兩個(gè)電極(或者一個(gè)電極和水箱本身)接到直流電源或整流后的交流電源上，其余的電極彼此絕緣;與水箱相連的水源;從水箱中排水的出水口;與水箱底部隔開一段距離、從水箱中除去沉積物的裝置，其中至少一個(gè)電極是鋁制的。
最好該設(shè)備包括一個(gè)在對水箱中的水作處理期間除去浮在水表面污染物的裝置。
電壓和電流最好是可調(diào)節(jié)的，從而電流可調(diào)到足夠的強(qiáng)度，在大約1至3小時(shí)內(nèi)就可完成對水的處理。
在一個(gè)實(shí)施例中，除去浮在水表面的污染物的裝置可以是位于水箱上部一側(cè)的溢流堰狀溢口，或者是水箱上部對側(cè)的兩個(gè)類似的溢流堰狀溢口，該溢流堰狀溢口稍低于水箱上部其他周邊部分，或者可以將水箱安放得一端稍低于另一端?？梢詫⒏∑鸬奈廴疚飶乃砻婀芜^溢口或者較低端送到一個(gè)容器中去處置。
在另一個(gè)實(shí)施例中，采用的裝置可以是個(gè)勺鏟或撇渣器。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明最佳實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖1是本發(fā)明實(shí)施例的剖面示意圖，在那里所有的電極都連到一個(gè)電源上;
圖2是另一個(gè)更簡單實(shí)施例的示意圖，其中水箱是金屬結(jié)構(gòu)，起到一個(gè)電極的作用;
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的縱向剖視示意圖，說明從正在進(jìn)行處理的水中清除出來的污染物是如何收集的。
圖4是已組裝的有9個(gè)電極的水處理箱的透視圖。
圖1表示的水處理裝置〔30〕是一個(gè)內(nèi)部裝有若干電極〔2〕的水箱〔1〕。電極〔2〕是正、負(fù)極交錯(cuò)布置的，各自有中間連接件〔3〕，將其連到一個(gè)合適的電源(圖中未畫出)上。用一個(gè)絕緣托架〔4〕把電極〔2〕安裝在水箱〔1〕中，電極〔2〕間彼此絕緣，且與水箱〔1〕也是絕緣的。
圖2給出一種比較簡單的實(shí)施例，在其中水箱〔1〕用作其中一個(gè)電極，而另一個(gè)電極位于水箱中央且與水箱絕緣。在本實(shí)施例中水箱可以是方形或矩形的;也可以是直立圓柱形的，但其電極〔2〕是一個(gè)管狀或類似的長條形電極。
在圖3中水箱〔1〕有入水口〔5〕、清潔水出水口〔6〕、沉淀物出口〔8〕、溢流堰狀溢口〔7〕和斜槽〔15〕。水箱〔1〕可略微傾斜，使最低點(diǎn)在沉淀物出口〔8〕處。各個(gè)入口和出口〔5〕至〔8〕的位置可以根據(jù)使用方便來進(jìn)行選擇，只要清潔水出口〔6〕高于水箱底配10cm、沉淀物出口〔8〕位于水箱底部以及入水口〔5〕位于水箱〔1〕任一側(cè)壁下部(盡可能低到還能使用的位置)就行。將出口〔8〕設(shè)在最低點(diǎn)的目的是為了便于排除污泥以及在必要時(shí)沖洗水箱〔1〕。
入水口〔5〕設(shè)置在水箱〔1〕端部側(cè)壁盡可能低的位置的目的是為了讓流入的水?dāng)_動(dòng)上一次處理的剩余沉積物，并與之混合。出水口〔6〕設(shè)置在高于水箱底部約10cm的位置上的目的是為了使清潔水從水箱〔1〕流出時(shí)不擾動(dòng)底部剩余沉積物。溢流堰狀溢口〔7〕的功能將在下面詳細(xì)說明，但它基本上位于水箱〔1〕上周沿的最低點(diǎn)，便于從水箱〔1〕中排除浮起的殘?jiān)?，斜槽?5〕直接把去除物導(dǎo)入圖中未畫出的容器作進(jìn)一步的處置。
從圖4中可看出總共有9個(gè)電極〔2〕。在該實(shí)施例中，電極〔2〕懸掛在絕緣棒〔20〕上，而絕緣棒〔20〕用移動(dòng)或固定式連接件連接到水箱〔1〕上，這樣電極裝配可在水箱〔1〕外進(jìn)行，然后以絕緣的方式裝在水箱〔1〕里面。
在圖4中，電極〔2〕可以連接成正、負(fù)極交錯(cuò)排列的方式。在另一種實(shí)施例中，最外層電極板〔40〕接到一個(gè)極上，另一個(gè)最外面的電極板〔48〕接到另一個(gè)極上，而其它電極板絕緣，不與任何一個(gè)電極相連。在這種結(jié)構(gòu)中，由于水的導(dǎo)電性，每塊中間絕緣板的電壓都有一個(gè)與兩外層電極板之間電勢差成比例的值，因而所有的電極板都起活化作用。這種方法允許在高電壓低電流條件下工作，因此在較大型處理設(shè)備中具有相當(dāng)大的優(yōu)點(diǎn)。
電極板的數(shù)目、尺寸和間隔可以是不同的，以便得到最方便最有效的運(yùn)行條件。
在運(yùn)行中，要處理的水通過閥〔5〕注入，水箱〔1〕被充滿到最高水位〔13〕，然后把電極板接到直流電源或整流過的交流電源上，并通以電流。
本發(fā)明采用的典型電源能提供約4-40伏電壓，其電流強(qiáng)度取決于設(shè)備的尺寸。在采取適當(dāng)?shù)陌踩胧┖?，在較大的設(shè)備上可采用較高的電壓。對于電壓為12伏的電源、尺寸為1.2米×0.75米×0.8米(長×寬×高)的家用矩形水池以及5塊尺寸為0.8×0.6米(長×寬)、極性交錯(cuò)排列的鋁電極板來說，典型最佳電流將是12-15安培。
最好電源能提供12-24伏直流電或整流后的交流電，電路中有一個(gè)開關(guān)。但是電壓和電流不是嚴(yán)格的。對于大型處理設(shè)備來說較高的電壓有優(yōu)越性，因?yàn)橹恍枰^低的電流就能做同樣的功。
若被處理的水導(dǎo)電率比較低，必須要增加電極板〔2〕的數(shù)量。減少它們的間距和/或增加電壓，以便維持在一個(gè)比較滿意的處理時(shí)間1-3小時(shí)。若水箱〔1〕是鋁制的，可將其與電源正極相連來進(jìn)一步增加電流。
若水箱〔1〕由導(dǎo)電材料制成，且水箱〔1〕本身與電源一極相連，那末任何數(shù)量的電極板都行。若水箱〔1〕不與電源相連，而且它是由聚氯乙烯、塑料、玻璃纖維或其他非導(dǎo)電材料制成，那末至少要配置兩個(gè)相反極性的電極〔2〕，但也可用更多的電極〔2〕。
采用多個(gè)電極〔2〕和/或更近的間隔對于規(guī)定的電壓會(huì)增加電流，或者可以用較低的電壓來維持規(guī)定的電流。對于容積大約為600升(或150英制加侖，或180美制加侖)的家用水箱，可采用4-24伏的電壓范圍。出于安全原因在家用設(shè)備中不建議用更高的電壓。
典型的供電周期大約為1小時(shí)或更長，然而此處理時(shí)間并不是嚴(yán)格的，較大的電流允許用較短的處理時(shí)間。最短的滿足需要的處理時(shí)間取決于所采用的電壓、電流的范圍以及未處理水的水質(zhì)。
圖3指出，隨著時(shí)間推移，在水的頂部形成一層密集的凝聚污染沉積物-浮渣層〔12〕，它由極小氣泡和大部分污染物(包括重污染物)構(gòu)成。極細(xì)小的氣泡吸附了水中污染物形成絮凝體，然后由于含有氣體浮到水表面，形成浮渣層〔12〕。一層看上去有些蓬松的或羊毛狀的薄層〔9〕下降至水箱底部，但是這一層通常是在撤除電源后產(chǎn)生，一些懸浮絮凝物已有時(shí)間沉降下來。
浮渣層〔12〕包含了大部分污染物，將浮渣層〔12〕經(jīng)較低的溢流堰狀溢口〔7〕排至斜槽〔15〕作進(jìn)一步的處置。對于家用尺寸的水箱，可以用鑲有與水箱寬度同長的橡膠材料的刮板將浮渣層〔12〕從溢流堰狀溢口〔7〕的上方排至斜槽〔15〕，然后送至圖中未畫出的容器作進(jìn)一步的處置。另一種方法是用勺鏟除去浮渣層〔12〕，在這種情況勺鏟應(yīng)該由塑料或絕緣材料制成。對于典型的有污染的河水或攔水壩中的水，清除后作進(jìn)一步處理的浮渣約占水箱容積的百分之一。
當(dāng)水經(jīng)過適當(dāng)處理后，切斷電源，撇除或排除污染物的浮渣層〔12〕。在切斷電流后水箱中的作用還會(huì)繼續(xù)一會(huì)，因?yàn)殡姌O板上帶有電荷。在典型的運(yùn)行過程中，為取得最好的效果，在1-2小時(shí)后(時(shí)間長短不是嚴(yán)格的)再從水表面撇除一次浮渣層是可行的，但不是必要的。
最好將水箱〔1〕中已處理過的水〔11〕停放數(shù)小時(shí)或過夜，然后通過控制出口〔6〕排出清潔處理過的水〔11〕。
由于控制出口〔6〕離開水箱底部有一段距離，當(dāng)排出或抽出處理過的水〔11〕不會(huì)攪動(dòng)沉淀下來的絮狀物層〔9〕。
在排出已處理過的水〔11〕后，通過控制入口〔5〕向水箱注入新的要處理的水，這攪動(dòng)了沉淀下來的絮狀物層，并將其與注入的水混合，再次進(jìn)行處理。
除非多次使用之后，水箱〔1〕不需要清理或沖洗干凈，因?yàn)樵谏弦淮窝h(huán)中剩余的殘?jiān)c下一次進(jìn)水混合，其中大部分在下一次循環(huán)中隨著浮渣層〔12〕一起被撇除。
若需清洗水箱〔1〕，只需打開控制出口閥〔8〕直至排空剩余的水，然后用清水沖洗水箱和電極板。
最好所有的電極〔2〕由1.5mm或更厚的薄鋁板制成，但是電極〔2〕也可以是薄板、板、棒、管、格柵或網(wǎng)狀的，電極〔2〕數(shù)量可變，附加的電極可用其他材料(如碳)來制成。在確定電路中的電流時(shí)，電極〔2〕的表面積、間隔、電壓以及水的電導(dǎo)率都起作用。事實(shí)上，對于用舊了的鋁電極來說電極表面上的小坑有效地增加了電極表面積，提高了性能。
水箱〔1〕可由導(dǎo)電材料制成，最好是鋁。水箱〔1〕還可以由玻璃纖維、聚氯乙烯或其他非導(dǎo)電材料制成。水箱〔1〕的形狀是不重要的，然而矩形的水箱易于清除浮起的污染物。
若水箱〔1〕是鋁制的，則可將其與電源正極相連或使其與電源完全絕緣。
若水箱〔1〕與電源負(fù)極相連，它也能正常工作，但水池內(nèi)壁經(jīng)長時(shí)間工作后會(huì)耗損。若水箱〔1〕由導(dǎo)電材料制成但與電源及電極絕緣，水箱〔1〕的電位將取電極正、負(fù)電壓之間的某個(gè)值。
由于上面所描述的水處理系統(tǒng)的特點(diǎn)，某些金屬制的水箱不適于持續(xù)使用，如鍍鋅鐵皮，因?yàn)樗鼤?huì)迅速耗損。塑料制的水箱優(yōu)于金屬制的水箱(鋁除外)。
對大多數(shù)運(yùn)行情況來說電流并不是嚴(yán)格的，對于電源是12-14伏，每平方厘米電極面積的電流范圍最好是0.5-1毫安，每升水處理箱的有效容積的電流范圍為15-40毫安。每升水箱功率最好為200-500毫瓦。偏離這些參數(shù)值很遠(yuǎn)時(shí)也能滿意地工作，但是用較低的功率需延長處理的時(shí)間。
若對水質(zhì)要求稍稍降低，通過增大電流和減少沉淀時(shí)間將大大縮短處理時(shí)間。
水處理箱尺寸可以變化小至供旅游者使用的、用閃光燈電池來運(yùn)行的極小型水箱，或者供宿營地使用的、用汽車蓄電池運(yùn)行的小型便攜式水箱;大至用于城市供水的極大型水箱。
權(quán)利要求
1.一種用于分離和除去污染物的水處理方法，該方法步驟如下將未處理的水放入一個(gè)容器中；經(jīng)鋁電極向水中通以直流電或整流后的交流電，至少使一部分污染物浮起從而對水進(jìn)行處理；至少從水表面清除掉一部分浮起的污染物；至少取出一部分已處理過的水。
2.如權(quán)利要求
1所述的水處理方法，其特征是電源電壓范圍為4到40伏。
3.如權(quán)利要求
1或2即所的水處理方法，其特征是電極至少部分浸沒在水中。
4.如上述任何一條權(quán)利要求
所述的水處理方法，其特征是在取出處理過的水之前清除掉浮起的污染物。
5.如權(quán)利要求
4所述的水處理方法，其特征是用刮板或勺鏟來清除浮起的污染物。
6.權(quán)利要求
1所述水處理方法專用的設(shè)備，它包括水處理箱(以下簡稱水箱);多個(gè)安置在水箱中的電極，其中至少有兩個(gè)電極或者一個(gè)電極和電池本身與直流電源或整流后的交流電源相連，其余的電極彼此絕緣;與水箱相連的水源;從水箱中排水的排水口;與水箱底部隔開一段距離、從水箱中除去沉積物的裝置，其中至少有一個(gè)電極是鋁制的。
7.如權(quán)利要求
6所述的設(shè)備，其特征是從水箱中除去沉積物的裝置包括一個(gè)溢流堰狀溢口。
8.如權(quán)利要求
6或7所述的設(shè)備，其特征是從水箱中除去沉積物的裝置包括刮板、勺鏟或撇渣器。
9.如權(quán)利要求
6、7或8所述的設(shè)備，其特征是水箱是一個(gè)電極。
10.如權(quán)利要求
6、7或8所述的設(shè)備，其特征是水箱由玻璃纖維、塑料或其他非導(dǎo)電材料制成。
11.如權(quán)利要求
6、7、8或9所述的設(shè)備，其特征是水箱由鋁、不銹鋼或其它導(dǎo)電材料制成。
12.如權(quán)利要求
6、7、8、9、10或11所述的設(shè)備，其特征是所用的電極可以是板狀、棒狀、管狀或網(wǎng)狀的。
13.基本上如附圖所描述的水處理方法。
14.基本上如附圖所描述的水處理設(shè)備。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種對水箱中的水進(jìn)行處理清除污染的方法和設(shè)備。經(jīng)水箱中的兩個(gè)或多個(gè)電極(或者一個(gè)電極和水箱本身)向水中通以電流，至少使一部分污染物浮起，并從水表面清除掉。最好電極和水箱是由鋁制成的。
文檔編號C02F1/48GK87100816SQ87100816
公開日1987年9月2日 申請日期1987年1月21日
發(fā)明者威爾弗里德·安東尼·默雷爾 申請人:威爾弗里德·安東尼·默雷爾威爾加農(nóng)場導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan