采用电极的原位清洁的用于废水处理的方法和系统与流程

本发明涉及采用电极的原位清洁的用于废水处理的方法和系统，更具体地，用于处理包含氯化物的废水的方法和系统。

背景技术：

0、背景

1、由于要求工业设施在排放前消除其难降解的水污染物(recalcitrant waterpollutant)的更严格的废水处理法规以及由于目前全球清洁水的短缺，废水处理系统的需求量很高。因此，对成本有效的、可持续的废水处理系统存在增加的需求，这些废水处理系统使化学品的添加最小化，不产生二次污染，并且具有最低的操作和维护要求。

2、处理难降解的废水的优选的方法是通过电化学氧化，电化学氧化是一种用于消除范围广泛的污染物诸如持久性有机污染物、二噁英、氮物质(例如氨)、药物、病原体、微生物及其他污染物的可持续的、安全的和高效的处理解决方案。一种用于处理废水的方法是通过对有机污染物和/或无机污染物的电化学氧化，由此这样的污染物在阳极表面上被氧化。

3、在采用电化学氧化的废水处理系统中，阳极催化剂选自包括以下项的组：铂、氧化锡、氧化锑锡、氧化钌、氧化铱、铌掺杂的氧化锑锡、石墨、氧化锰、金刚石或硼掺杂的金刚石。废水处理中使用的电极可以增加整个系统的成本，特别是对于必须去除大量有机材料的应用。

4、此外，由于在电极的表面上的污染物沉积，电极经历结垢以及随后的降解，这对于处理废水变得不太有效。为了清洁电极，这样的沉积物需要被去除。在过去，这通常需要停止系统，并且取决于由矿物沉积物造成的损坏来手动清洁电极或更换电极。

5、过去已经通过使施加到堆叠(stack)中的电解池(electrolytic cell)的电荷的极性反转来解决电极的手动清洁或更换，但是这样的方法需要堆叠中的阳极和阴极两者都被包覆有催化剂，用于允许该池(cell)以反极性操作。这可能非常昂贵。

6、用于清洁电极的另一种方法是在处理工艺期间向废水中添加具有低浓度的有机酸诸如乳酸/葡萄糖酸或柠檬酸的溶液。这样的方法需要安全地向系统供应清洁溶液并且从系统中排放清洁溶液，这增加了系统的复杂性。此外，对于一些针对引入对于处理废水不需要的化学品具有较严格限制的场所(site)，可能不允许添加有机酸溶液。

7、这样的方法例如在美国专利第7,722,746号中呈现，该美国专利描述了自清洁氯发生器，该自清洁氯发生器使用预定体积的ph降低剂诸如盐酸，该ph降低剂被引入到电解室中，以在当系统不操作时的时间段期间根据预定的周期时间表来溶解矿物沉积物。

8、美国专利第7,922,890号描述了使用在产酸池(acid generation cell)中产生的酸的类似方法，所述产酸池与用于处理盐水溶液的电解池是分离的，当电解池停止时，所述酸在清洁循环期间被供应到电解池。系统在这种酸清洁模式下运行，直到碳酸盐检测器发出这样的信号：系统是干净的，并且用于清洁电解池的酸被倾倒到单独的废水排放管(waste drain)。然后，可以再次开始使用经清洁的电解池处理盐水溶液。

9、在现有技术文件中，必须向废水处理系统中添加另外的化学溶液用于清洁电极，所述另外的化学溶液对于废水的处理或对于确保经处理的废水的安全排放是不需要的。这样的化学溶液从供应罐中添加，或者在与废水处理电化学反应器分离的池(cell)中产生，并且然后被供应到用于废水处理的电化学反应器。这使废水处理的整个系统更复杂，并且因此增加其成本。

10、尽管在本领域中有实质性的发展，但是对在不添加在废水处理期间或在经处理的水排放过程期间尚未使用的化学溶液的情况下对电极进行原位清洁，并且具有简化的系统仍然存在持续的需要，该简化的系统不具有任何用于进料或产生用于清洁用于废水处理的电化学反应器的电极的化学溶液的另外的设备。

技术实现思路

0、发明概述

1、本发明描述了用于处理废水的废水处理系统，所述废水包含氯化物浓度在500mg/l至5,000mg/l之间的氯化物盐，所述系统包括：

2、-反应器罐；

3、-至少一个反应器，其包括用于处理废水的至少一个电极；

4、-泵，其用于将废水从反应器罐供应到反应器；

5、-控制器，其用于控制由电源供应到反应器的电流；以及

6、-储存亚硫酸氢钠的罐，所述亚硫酸氢钠在反应器停止处理废水时在废水处理结束时被添加到反应器罐中，用于在反应器罐中产生一定量的盐酸，

7、其中控制器控制供应到反应器的电流，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯(aqueous free chlorine)的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水，用于电极的原位清洁。

8、控制器通过控制活性电极面积(active electrode area)的大小和/或供应到反应器的电流的密度来控制供应到反应器的电流。

9、在一些实施方案中，活性电极面积的大小通过实验确定，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

10、在其他实施方案中，基于在系统操作期间在反应器罐中检测到的水性游离氯的量来控制电极活性面积的大小，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

11、在其中通过控制电流密度来控制供应到反应器的电流的一些实施方案中，电流密度通过实验确定，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

12、可选择地，可以基于在系统操作期间在反应器罐中检测到的水性游离氯的量来控制电流密度，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

13、此外，在一些其他实施方案中，电极活性面积的大小和电流密度两者通过实验确定，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

14、然而，在其他实施方案中，基于检测到的水性游离氯的量来控制电极活性面积和电流密度两者，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

15、还公开了废水处理的方法，所述方法包括以下步骤：

16、a.将包含氯化物浓度在500mg/l至5,000mg/l之间的氯化物盐的待处理的废水流供应到反应器罐，并且从反应器罐供应到用于处理废水的至少一个反应器，以去除废水中包含的氯化物和其他污染物；

17、b.控制供应到用于处理废水的反应器的电流；

18、c.在处理结束时，在反应器停止处理废水之后并且在废水从系统中被排出之前，向反应器罐中的经处理的废水供应一定量的亚硫酸氢钠，以将水性游离氯水平降低到低于允许废水被排出的预定水平；以及

19、d.将经处理的废水从反应器罐再循环经过反应器并且回到反应器罐持续通过实验确定的时间段，以进行反应器的电极的清洁。

20、供应到用于处理废水的反应器的电流被控制成使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水，用于电极的原位清洁。

21、供应到反应器的电流可以通过控制该反应器的电极活性面积的大小和/或电流密度来控制。

22、在一些实施方案中，活性电极面积的大小被控制为通过实验确定的值，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

23、在其他实施方案中，基于在系统操作期间在反应器罐中检测到的水性游离氯的量来控制活性电极面积的大小，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

24、在一些实施方案中，电流密度被控制为通过实验确定的值，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

25、此外，在其他实施方案中，基于在系统操作期间在反应器罐中检测到的水性游离氯的量来控制电流密度，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

26、在一些实施方案中，电极活性面积的大小和电流密度两者通过实验确定，使得直到废水处理结束时产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

27、此外，在其他实施方案中，基于直到废水处理结束时产生的水性游离氯的所检测到的量来控制电极活性面积的大小和电流密度两者，使得在废水处理期间产生的水性游离氯的总量需要添加通过实验确定的一定量的亚硫酸氢钠，以在反应器罐中产生在500mg/l和5,000mg/l之间的浓度的盐酸并且在反应器罐中产生小于或等于4的ph的经处理的废水。

28、本发明涉及用于处理包含氯化物盐(氯化钠、氯化钾、氯化钙等)的废水的系统和方法。