專利名稱：用于液體電凝聚的方法和設(shè)備的制作方法
該申請是1998年2月27日申請的序號60／076298的名為“電凝聚裝置”的部分連續(xù)申請，并主張該臨時申請的權(quán)利。
本發(fā)明涉及一種處理液體的方法和設(shè)備，尤其是涉及通過電解處理液體電凝聚而使液體中的雜質(zhì)去除或分離的方法和設(shè)備。
本領(lǐng)域公知電解處理液體可使包括金屬、固體、病原體、膠體和其它不希望的物體的范圍很寬的污染物得以分離。電解處理包含利用電場施加給腔中所含的液體，以便凝聚并去除液體中的雜質(zhì)。在PCT申請No．WO9640591公開了一個用于電解處理的現(xiàn)有技術(shù)的裝置和方法的例子。按照該發(fā)明，廢物液流首先通過電位不同于接地電位的極化裝置，之后通過包括電位相互不同的多個細長電極或電凝聚葉片的電凝聚腔。多個孔位于電極上，導(dǎo)致廢物液流的湍流，依次提高電凝聚效率。盡管該裝置可適用于其目的，一個缺點在于當(dāng)廢物液流通過該裝置時，廢物液流的彎曲流動路徑需要高強度的電極或電凝聚葉片以承受高水壓，為防止廢物液流的阻塞必須使用高水壓。因為這些裝置的葉片的尺寸和強度大，在規(guī)定的體積可采用有限數(shù)量的葉片，這可降低用于電凝聚處理的實際表面面積。此外，由于葉片的表面面積被高壓所限定，為在電場中的葉片之間得到所希望的電流，這些凝聚葉片需要較高的輸入線電壓。較小的板可承受高壓，但損失了保持所希望的電流的能力，因為電凝聚裝置的有效葉片表面面積直接與保持的電流有關(guān)。此外，彎曲路徑也導(dǎo)致問題，由于腔中的電解反應(yīng)所產(chǎn)生的俘獲氣體會進一步增加對葉片的壓力。此外，必須采用大功率泵以克服廢物液流在腔中的阻塞的自然趨勢。該PCT申請包含的標(biāo)的物與Herbst等的U．S．專利Nos．5611907及Herbst的U．S．專利Nos．5423962公開的相同，并還包括這些其它專利中未發(fā)現(xiàn)的標(biāo)的物。
在Liggest的U．S．專利No．4293400和Herbst等的U．S．專利No．4872959中公開了電解處理裝置的其它例子。這些裝置利用金屬管或筒形式的電極，但在修理或更換管上需要大量工作。對于許多商業(yè)應(yīng)用，該停工時間量難于接受。
Herbst的U．S．專利No．5043050公開了在凝聚腔中所用的扁平電極，然而，為使用該發(fā)明的設(shè)備，凝聚腔的邊緣必須嚴密密封。長時間使用之后，密封難于保持。
Okert的U．S．專利No．3925176公開了多個電極板用于液體的電解處理。然而，這些板并未用來整體或個別移開。而且，該參考文獻公開的裝置無法在所希望的串聯(lián)電連接的許多場合下被提供動力。
Kemmerer的U．S．專利No．5302273公開了用于液體處理的包括具有多個圓形電極板的管狀外殼的離子反應(yīng)裝置。因為該裝置的反應(yīng)腔中所用的彎曲路徑，需要高壓以便使液體通過裝置，該裝置容易出現(xiàn)阻塞和產(chǎn)生過量氣體。
所有上述參考文獻的現(xiàn)有技術(shù)的一個缺點是，沒有不必使用單獨的變壓器將輸入線電壓轉(zhuǎn)變成優(yōu)化電凝聚處理必需的電壓和電流的裝置。換句話說，電凝聚腔自身沒有將輸入線電壓轉(zhuǎn)變成電凝聚裝置電場內(nèi)的所希望電壓和電流的能力。
利用彎曲流動路徑的現(xiàn)有技術(shù)的另一缺點是，電極或電凝聚葉片需要精確切割孔洞以便為承受彎曲路徑所帶來的壓力而在葉片之間用接合片螺栓固定。此外，為保持確實所希望的路徑，葉片必須激光切割極其精確。與預(yù)定路徑的偏差可導(dǎo)致由未校準(zhǔn)葉片之間橋接的凝聚固體引起的阻塞。這些制備要求極大增加電凝聚裝置的制造成本。
包括如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的另一缺點是，葉片不容易移開以便替換或清潔。特別是利用彎曲路徑的那些腔，需要大量螺栓和接合片以便使其校準(zhǔn)。因此，為更換葉片必須移開硬件的這些部件。
通過本發(fā)明的設(shè)備和方法可克服上述缺點。此外，本發(fā)明的設(shè)備和方法實現(xiàn)如下詳述的其它優(yōu)點。
按照本發(fā)明的一個方面，提供用于液體電凝聚的設(shè)備。在其最簡單的形式中，裝置或設(shè)備包括確定反應(yīng)腔的外殼以及反應(yīng)腔內(nèi)垂直方向上定向的多個隔開的反應(yīng)板／葉片。設(shè)有入口使得所希望的液體流動到反應(yīng)腔和葉片之間的縫隙或空間中。在比入口下游要高的高度設(shè)置出口，用于使液體在腔中處理之后從腔中流出。選擇的葉片與載有輸入線電壓的電引線連接。在電連接葉片之間的腔中產(chǎn)生電場。為給反應(yīng)腔提供所希望的電壓和電流以便優(yōu)化特定液體的電凝聚，電引線可連接到所選擇的葉片上。無需使用單獨的變壓器便可實現(xiàn)在腔的電場內(nèi)改變電壓和電流的能力。液體流以向上方向經(jīng)反應(yīng)腔在板／葉片之間的縫隙中流動。因此，出口的位置水平比入口要高。為給通過設(shè)備的液體流提供額外水壓，泵可位于入口的上游。為去除可阻塞反應(yīng)腔的固體或其它材料，系列前置過濾器或前置調(diào)整裝置可與泵及入口的上游成排放置?？刂茊卧獙⑤斎階C線電壓整流為DC電壓。電引線將葉片與控制單元形成的DC電壓互連。除整流輸入線電壓之外，控制單元包含有助于控制設(shè)備的許多其它作用，例如控制泵的速度的裝置以及監(jiān)測腔內(nèi)的情況的電壓表和電流表。然而，控制單元并不需要充當(dāng)葉片電連接的變壓器來調(diào)整其中的所希望的電壓和電流，如下所述。此外，控制單元可以是編程邏輯控制器的形式，不僅可監(jiān)測狀態(tài)條件輸入，而且產(chǎn)生控制電凝聚過程的輸出。例如，從控制單元延伸出的電引線的電壓極性可根據(jù)控制器所控制的定時順序而相反。至于另一例子，控制單元可測量液體流的流速，并且相應(yīng)通過操縱泵的速度或通過調(diào)整位于入口上游的閥流速來調(diào)節(jié)液體流的流速。在液體流已電解處理之后，為去除仍保留在液體流中的污染物塊，液體流可通過展開腔和／或通過二次分離處理。在二次分離處理中去除污染物塊是本發(fā)明的電凝聚裝置的意圖。即使一些污染物從液體流落到反應(yīng)腔的底部，希望在反應(yīng)腔內(nèi)處理液體，然后通過液體流的力量，將污染物移動到下游的二次分離處理點。如果污染物塊從液體流中沉積在反應(yīng)腔內(nèi)，之后必須更頻繁地清潔和維護反應(yīng)腔。利用許多位于反應(yīng)腔下游的裝置可實現(xiàn)二次分離處理。例如，二次分離可用澄清器、過濾器、離心分離器或離心機來完成。這些裝置均可在上次二次分離中得以應(yīng)用，根據(jù)要處理的液體流的類型，可使用這些裝置的任何一種或其組合。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了通過電解處理液體流用于電凝聚的方法。該方法包括將液體流通過前置過濾器和泵以及然后沿朝上流動方向通過反應(yīng)腔的步驟。該方法還包括將液體流通過反應(yīng)腔的出口以及然后通過展開腔和／或二次分離的步驟。為實現(xiàn)電凝聚特定污染物的目標(biāo)，可將添加物引入液體流中。
所有實施例中的電凝聚腔都具有將整流過的輸入線電壓的功率轉(zhuǎn)換成反應(yīng)腔內(nèi)的電場中的電壓和電流，以便優(yōu)化電凝聚處理。因此，這些轉(zhuǎn)換電凝聚腔使得提供給電凝聚腔的相同電源在輸入線電壓寬廣范圍上使用。因此，不需要獨立的變壓器，極大節(jié)省了完成電凝聚裝置的成本。同時，轉(zhuǎn)換電網(wǎng)電壓或輸入線電壓的能力使得本發(fā)明可用于不同標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)或線電壓的許多國家中。
按照本發(fā)明的另一方面，腔可在真空下工作。通過在真空下工作，電凝聚過程所產(chǎn)生的氣體將更快地從腔中去除。而且，對腔使用真空可降低液體流內(nèi)的溶解空氣的量。根據(jù)要處理的液體形式和要去除的污染物，存在摻雜空氣阻礙電凝聚過程的情況。此外，在凝聚前后對液體流實施真空使有益氣體更有效地溶解在液體流中。例如，如果溶解在液體流中的氧氣量需要增加，可使液體流通過真空以去除溶解的空氣，然后經(jīng)文氏管將氧氣或臭氧加入到液體流中。至于另一例子，可加入二氧化碳以便降低液體流的PH值，或者以相同方式利用氨氣以便提高液體流的PH值。即使可使用真空，設(shè)備仍可在大氣壓下工作。
在真空下操作腔的另一益處是去除高壓情況下通常保留在液體流中的揮發(fā)氣體和化合物。
按照本發(fā)明的另一方面，通過放置在反應(yīng)腔上方的真空罩將真空施加于本發(fā)明的設(shè)備，或者，整個反應(yīng)腔可放置在與真空源連通的密封容器或壓力容器內(nèi)。如果使用壓力容器，不僅可施加真空，還可將腔保持在受壓狀態(tài)。受壓反應(yīng)腔有利于其中設(shè)備與處于壓力下的城市用水源并排布置的情況。因此，不需要泵或其它外部壓力裝置以便使液體流經(jīng)裝置流動。
在本發(fā)明的另一方面，通過在電連接葉片之間放置非導(dǎo)電葉片或罩可調(diào)節(jié)腔內(nèi)的電流和電壓。該非導(dǎo)電葉片或罩可由塑料或PVC制成，可以通過與導(dǎo)電葉片相同方式去除或加入。通過調(diào)節(jié)與液體流接觸的電連接葉片的表面面積，也可改變電場內(nèi)的電壓和電流。這可通過升高或降低液體流中的電連接葉片就簡單實現(xiàn)。因此，所曝露的葉片表面面積量直接與電場中及通過液體流的轉(zhuǎn)換的電流有關(guān)。
在本發(fā)明的另一方面，給反應(yīng)腔的上游提供水力旋流器或振動型泵可增加液體流的湍流。湍流提高了電解處理的效率。通過將空氣注入反應(yīng)腔入口的液體流上游也可增加湍流。
按照第一優(yōu)選實施例，本發(fā)明的裝置可構(gòu)建在家中使用。另一方面，第一實施例的大小可增加到第二實施例的較大尺寸，以便供需要處理更大量處理液體的工業(yè)型使用。在第三優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的設(shè)備可改變成更小尺寸，以便便攜使用。在第四優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的設(shè)備可包含在壓力容器中，壓力容器可給其中發(fā)生電解處理的環(huán)境施壓或減壓。第三實施例不同于其它實施例之處在于，不經(jīng)裝置發(fā)生流動。而是，處理靜態(tài)量里的液體，然后移出以供消耗。
對于本發(fā)明的每個實施例，電凝聚腔并未利用彎曲流動路徑。因為腔內(nèi)的壓力小，液體流的彎曲流動路徑的消除使得可以使用薄的葉片。較薄葉片的使用使得腔內(nèi)使用的葉片數(shù)量增加。通過增加腔內(nèi)的葉片數(shù)量，增加了與液體流接觸的葉片的表面面積，這提高了液體流的電解處理。換句話說，在葉片表面上發(fā)生了腔內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)；因此，在設(shè)定體積內(nèi)增加葉片數(shù)量確保更多電解處理的發(fā)生。同時，因為沒有彎曲流動路徑，電解過程產(chǎn)生的氣體不產(chǎn)生可使葉片和腔扭曲的氣塞，并提高了泵抽恒定液體流通過腔所需要的壓力。從腔的底部到頂部的葉片之間的簡單流動路徑可使電解過程產(chǎn)生的氣體上升為氣泡，這是自然浮力的結(jié)果，然后自由逸出到環(huán)境中或可通過真空源去除。同時，氣泡沿液體流動方向移動，這進一步防止了阻塞并降低了使液體通過裝置所需要的壓力量。
因為增加了腔內(nèi)葉片的總表面面積，可以最小能量消耗操作電凝聚裝置。通常，電凝聚處理取決于與液體流接觸的電場中的電流。如果電場內(nèi)電壓保持在大于2V的閾值電壓，發(fā)生電解反應(yīng)，其中來自葉片的金屬離子加入到液體流中，導(dǎo)致葉片超時消耗。如果電壓不能保持在2V水平以上，通常只考慮電場內(nèi)的電壓。每個實施例的腔內(nèi)的葉片總表面面積充分增加以保持最小2V閾值，并同時保持有效處理所需要的電流。換句話說，本發(fā)明的設(shè)備可在比現(xiàn)有技術(shù)要低的電壓下工作，這使得能量消耗降低。根據(jù)有效表面面積，電壓可保持在給定電流的電場中，在這之間存在直接關(guān)系。表面面積的增加使得以較低電壓保持特定電流。例如，如果需要1A對液體進行處理，如果本發(fā)明的較大表面面積的葉片可以2V保持1A，則所用的功率只為2W。如果表面面積小10倍的現(xiàn)有技術(shù)葉片需要20V電壓以保持1A，能量消耗將增加到20W。如上所述，本發(fā)明的裝置的有效表面面積比許多現(xiàn)有技術(shù)的葉片要大。通常，現(xiàn)有技術(shù)的葉片需要精確制造，因此，成本高。而且，為承受反應(yīng)腔內(nèi)的壓力，這些現(xiàn)有技術(shù)的葉片尺寸必須保持最小。簡單通過制備更厚的葉片不能解決克服該尺寸限制，這將降低反應(yīng)腔內(nèi)的有效葉片表面面積。使現(xiàn)有技術(shù)葉片更大或更寬而不增加厚度需要反應(yīng)腔的壓力減少，這將導(dǎo)致嚴重阻塞或流動完全中斷。因此，該現(xiàn)有技術(shù)葉片的尺寸必須保持最小。
本發(fā)明的設(shè)備能處理許多類型的液體，包括水、油和防凍液而不受限制。
結(jié)合對應(yīng)附圖，通過如下描述，將對上述以及其它優(yōu)點有清楚了解。


圖1是按照本發(fā)明的第一實施例的電凝聚裝置的透視圖，其側(cè)壁部分剖開；圖2是類似于圖1的部分透視圖，但進一步說明了反應(yīng)腔的內(nèi)部以及可移動的頂蓋；圖3是清楚起見，除一板之外所有反應(yīng)板已移去的圖1的頂部平面圖4是本發(fā)明的設(shè)備的方框圖，說明按照一般性實施例的主要組件；圖5是本發(fā)明的第二實施例的尺寸大大降低的透視圖，可用于工業(yè)環(huán)境的大體積生產(chǎn)；圖6是便攜式或移動式單元形式的本發(fā)明第三實施例的分解透視圖；圖7是作為單個單元的可移開和更換的反應(yīng)板或葉片的透視圖；圖8是放大許多的一對反應(yīng)板的部分平面圖，在反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)板被固定在對應(yīng)隔片中；圖9是本發(fā)明的第四實施例的部分透視圖，利用密封容器或壓力容器以便在反應(yīng)腔內(nèi)保持所希望的壓力或真空；圖10是一般反應(yīng)腔的部分透視圖以及所選擇的反應(yīng)板如何可與整流的輸入線電壓連接以便在反應(yīng)腔的電場內(nèi)產(chǎn)生所希望的電壓和電流的例子；和圖11是具有反應(yīng)板的一般反應(yīng)腔的部分透視圖，為在反應(yīng)腔的電場內(nèi)提供不同的電壓和電流，反應(yīng)板以不同結(jié)構(gòu)與輸入線電壓連接。
圖1說明按照本發(fā)明的第一實施例的電凝聚裝置10。該特定實施例是可用于處理家庭用水的裝置類型的代表。裝置10包括由側(cè)壁14所確定的反應(yīng)腔12。廢水收集底部16通過反應(yīng)腔12的上法蘭18和底部16的對應(yīng)匹配的下法蘭20與腔外殼12連接。收集腔或展開腔22位于反應(yīng)腔12的上方。如圖所示，收集腔22比反應(yīng)腔12要寬和深，但高度要低些。收集腔22由多個側(cè)壁24和底側(cè)36所確定，如圖3所示，直接附著于側(cè)壁14。反應(yīng)板或葉片26位于反應(yīng)腔12內(nèi)。如圖所示，反應(yīng)板26在反應(yīng)腔內(nèi)垂直延伸而且并排放置，從而每個板的相對面之間的縫隙小。所選擇的反應(yīng)板26具有在側(cè)壁24上方延伸的整體板調(diào)整片27。雖然圖1表示每個反應(yīng)板26具有相應(yīng)的板調(diào)整片，應(yīng)理解只有所選擇的反應(yīng)板需要對應(yīng)的板調(diào)整片27，如下所述。入口管28使液體流在裝置底部附近進入裝置10。出口管或管線32位于裝置10的上方。如圖3所示，出口管32固定到形成在底部壁36上的出口開口34。因此，液體通過裝置向上經(jīng)過板26之間的縫隙，穿過側(cè)壁14的上邊緣37并進入收集腔22中。然后液體流經(jīng)出口管32而流出。當(dāng)發(fā)生電解過程，需要去除一些固體或污泥，它們從液體流中沉積并且不會被液體流帶離反應(yīng)腔。因此，底部16包括一個排放口38以便去除這些材料以及提供排放液體的裝置，用于清潔或維護反應(yīng)腔。經(jīng)入口管28進入裝置的液體流可通過多個開口29均勻分布在反應(yīng)板26之間，開口29沿管28部分布置在反應(yīng)腔內(nèi)。
如圖2所示，可提供一可選擇使用的頂蓋42以防止直接通向反應(yīng)腔。根據(jù)反應(yīng)腔內(nèi)的電流，頂蓋充當(dāng)安全裝置以防止有人無意中與反應(yīng)板或液體流接觸。此外，以Styrifoam_扁平件或其它適當(dāng)材料形式的泡沫蓋40可首先放置在具有開口的反應(yīng)板的上方，以便使板調(diào)整片27穿過而突起。為使反應(yīng)板調(diào)整片穿過而突起，頂蓋42可具有連續(xù)的開口或多個槽46。也可提供抽取泡沫管44以在操作期間使泡沫從裝置中抽出。
從圖2、3和8中可清楚了解，一組上隔片47和一組下隔片48作為導(dǎo)向件用于正確定位反應(yīng)板26。為更好觀察反應(yīng)腔的內(nèi)部，圖3示出了除一個板之外的去除所有葉片／板26。從圖8可看出，隔片47和48是簡單開槽的導(dǎo)向件，可使反應(yīng)板的末端49固定其中。隔片由非導(dǎo)電材料制成。開槽導(dǎo)向件確保在板之間保持一些縫隙G。如圖8所示，板基本上相互平行。
在本發(fā)明中，與大多數(shù)的現(xiàn)有技術(shù)裝置相比，由反應(yīng)腔26受到的液體壓力最小。由于裝置可與環(huán)境相通，電解過程產(chǎn)生的氣體不會給液體流產(chǎn)生的液體壓力添加壓力。該氣體形成氣泡并在液體中通過浮力而上浮。氣泡形成容易去除的泡沫。因此，不用重點考慮葉片強度，更純的金屬可用于葉片，其與合金相比，強度性能不高。此外，因為反應(yīng)板在低壓環(huán)境下工作，由于板不會因過度壓力而過早破裂，其使用壽命延長。如上所述，由于葉片也可制得較薄，可在給定體積內(nèi)使用大量板。因此，增加了葉片之間的縫隙數(shù)量，并依次增加液體流曝露給電解處理的面積。
為移開反應(yīng)板26，它們可筒單向上提取以及沿隔片47和48從反應(yīng)腔移開。隔片47和48提供了一簡單裝置，通過它可固定和更換板而無需過多額外硬件，在其他情況下板更換更困難。
為更好促進電解過程期間所產(chǎn)生的空氣泡的去除，反應(yīng)腔可裝備發(fā)射聲頻或射頻的裝置。該裝置(未示出)可簡單地固定到側(cè)壁14上并與反應(yīng)腔的內(nèi)部相連通。
如圖4所示，以方框圖形式提供了本發(fā)明的一般設(shè)備，說明了主要組件，也更好說明了本發(fā)明的方法。未處理的液體51可通過泵53泵抽到入口28中，或者如果在具有壓力的城市用水的情況下，未處理的液體可直接加到反應(yīng)腔12中。未處理的液體51也可經(jīng)前置過濾器52以便去除固體。液體流進入反應(yīng)腔12并經(jīng)過電解處理?？刂茊卧?4通過電線56將整流線電壓提供給反應(yīng)板。電線56連接到所選擇的板調(diào)整片27。液體流從出口32排出并可通過展開腔60。可使用循環(huán)管線58以便再引入液體流的所需要部分，用于進一步處理。在圖1-3的第一實施例的情況下，展開腔60的形式是收集腔22，可去除上升氣體所產(chǎn)生的泡沫。在其它實施例中，展開腔60提供用添加劑或其它化學(xué)品處理液體流的額外方法，從而調(diào)整液體用于最終使用。為在使用處理過的液體流之前分離和過濾污染物或凝聚材料，二次分離裝置62可放置在展開腔60的下游。
圖5說明本發(fā)明的設(shè)備的第二優(yōu)選實施例。該實施例的工作原理與第一實施例相同，簡單說明了更適合于工業(yè)設(shè)置中需要大體積處理液體的情況的另一結(jié)構(gòu)。如圖所示，該實施例的電凝聚裝置70包括接受經(jīng)入口73的液體供給的原液或未處理液體的槽72。反應(yīng)槽74和處理過液體的槽76與未處理液體的槽72并排放置。泵80迫使未處理液體經(jīng)泵管線82進入反應(yīng)槽74。泡沫蓋84和安全頂蓋86位于反應(yīng)槽74的上方，如圖所示。為警告使用者是否移去頂蓋，安全開關(guān)88可包含在反應(yīng)槽74的上緣89內(nèi)。安全開關(guān)88可以是與控制單元94接線的任何工業(yè)接點或限流開關(guān)。如圖所示，控制單元94安裝在反應(yīng)槽74上以便容易相通。反應(yīng)板90位于反應(yīng)槽74內(nèi)，類似于第一實施例，經(jīng)反應(yīng)槽垂直延伸并以相隔開的關(guān)系放置。與第一實施例相比，該實施例的板的數(shù)量增加。因此，該實施例需要較高的輸入線電壓例如440V，這適用于大多數(shù)工業(yè)配置。第一實施例通常在110V輸入線電壓下工作，這是居民區(qū)最常用的輸入線電壓。第一實施例所用的隔片(隔片47／48)也可安裝在該實施例中以固定板。多個反應(yīng)板調(diào)整片或延伸物92在泡沫蓋84上方延伸。電線96從控制單元94延伸并連接到反應(yīng)板調(diào)整片或延伸物92。如同第一實施例，為在反應(yīng)槽的電場內(nèi)得到所希望的電流和電壓，所選擇的反應(yīng)板90可裝備有反應(yīng)板延伸物92。Wier或溢水口98使液體流流出反應(yīng)槽74。泡沫蓋使反應(yīng)板延伸物92穿過該處，迫使泡沫和液體流通過溢水口98流出腔。為安全起見，頂蓋86覆蓋所有電連接。電線96可通過任何公知的裝置例如工業(yè)電池所用的彈簧夾或連接端子與各自的反應(yīng)板延伸物連接。泡沫蓋84和溢水口98之間的開口面積可使泡沫真空吸除或如所希望那樣去除。累積在已處理過的液體槽76內(nèi)的處理過液體可按需要儲存或去除。
在本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例中，如圖6所示，提供了便攜式電凝聚裝置100。該便攜式裝置100可在某些情況下使用，其中包括沒有合適的飲用水以及少量水需要用于飲用、烹煮或其它類似目的。該實施例與以外實施例不同之處在于，液體不流經(jīng)該裝置，而是實現(xiàn)靜態(tài)和預(yù)定量的液體處理。該裝置100包括裝有多個反應(yīng)板104的反應(yīng)腔102，多個反應(yīng)板104經(jīng)反應(yīng)腔垂直延伸并相互隔開。所選擇的反應(yīng)板104可包括調(diào)整片106。提供隔片／分隔片107以便使反應(yīng)板保持其隔開的關(guān)系。端子108連接到調(diào)整片106上以便電連接容易。附屬外殼110安裝在反應(yīng)腔上。附屬外殼110可包括電壓源例如電池112。電線113與電池112和調(diào)整片106的端子108相連。也可使用附屬外殼110以儲存用于將電源與裝置100例如從汽車電池相連的額外電纜或引線114。使用沿下緣具有密封裝置的頂蓋116來覆蓋裝置100。在處理完液體之后，液體可經(jīng)噴嘴120抽取。提供過濾器122以過濾任何固體或污染物。如圖所示，過濾器122可簡單地安裝到頂蓋116的內(nèi)表面上。頂蓋116可由柔性材料制成，而密封裝置118可以是Tupperware_型密封，用于防止液體泄漏。
在便攜式電凝聚裝置100的操作中，移開頂蓋，液體簡單加到反應(yīng)腔102中，電壓通過電池112或經(jīng)電纜114相連的另一電源引到反應(yīng)板104上。根據(jù)處理的液體類型以及要去除的標(biāo)的污染物，在預(yù)定時間期間發(fā)生電解過程。然后處理過的液體經(jīng)開口噴嘴120流出。預(yù)計該特定實施例每次至少能處理9盎司水。優(yōu)選該實施例包含6個可移開的反應(yīng)板或葉片。過濾器122可以是16-24微米的過濾器，其也可移開以便清潔。該便攜式電凝聚單元有效處理戶外流體的水，得到?jīng)]有病原體的水。在一次實驗室測試中，總的大腸桿菌、E．coil和腸球菌均降低到可接受的水平(小于10最可能數(shù)目(mpn))，其中該病原體初始分別為12000、120和83mpn。除如上所述的病原體之外，公知電凝聚和過濾也可有效去除金屬離子、懸浮固體、殺蟲劑、除草劑和膠狀顆粒。
如圖7所示，當(dāng)需要移開和更換任一實施例中的葉片／反應(yīng)板時，可移開裝置內(nèi)所用的單個葉片或整組葉片。如果要移開整組葉片，可使用多個非導(dǎo)電桿與反應(yīng)板互連。非導(dǎo)電桿126的尺寸適合所用特定反應(yīng)腔。這些桿不僅起穩(wěn)定反應(yīng)腔內(nèi)的板的作用，而且使反應(yīng)板相互隔開一預(yù)定縫隙G。為說明起見，增大各自反應(yīng)板26之間的縫隙G，以便更好描述反應(yīng)板如何經(jīng)桿126相互固定。使用非導(dǎo)電桿126可以不用隔片47／48。如圖7所示，反應(yīng)板的定向結(jié)構(gòu)使得板調(diào)整片27的位置使與電線連接容易。在替換結(jié)構(gòu)中放置調(diào)整片有助于防止引線交錯或糾纏。
圖9表示本發(fā)明的設(shè)備的再一實施例。在該實施例中，電凝聚裝置130通過反應(yīng)腔外殼132保持在受壓或減壓的環(huán)境中，反應(yīng)腔外殼132與外界完全密封隔開。反應(yīng)腔外殼132可以是任何公知類型的能承受壓力和真空的壓力容器。該特定實施例的優(yōu)點在于可在液體流處于受壓狀態(tài)下例如城市用水源的那些情況下使用。因此，使用反應(yīng)腔外殼132可以不用泵或其它一些裝置來迫使液體流流經(jīng)裝置130。該特定實施例的工作原理與第一和第二實施例相同，其中液體流流經(jīng)裝置。多個反應(yīng)板134經(jīng)反應(yīng)腔垂直延伸，并處于隔開的關(guān)系。所選擇數(shù)量的反應(yīng)板調(diào)整片或延伸物136向上延伸超出那些沒有調(diào)整片的反應(yīng)板134。入口138與反應(yīng)腔外殼132的底部相通。泡沫圓頂或腔140以密封關(guān)系位于反應(yīng)腔外殼132上方。泡沫抽取管線142與泡沫圓頂140的上端相通。液體流出口144安裝在反應(yīng)腔132上方及泡沫抽取管線142下方的泡沫圓頂140上。當(dāng)液體流經(jīng)出口144流出反應(yīng)腔時，然后為將所希望的氣體例如氧氣加到液體流中，液體流通過文氏管146。文氏管饋給管線148讓所希望的氣體進入文氏管146。因此，在管線149的文氏管146的下游側(cè)包含處理過的液體流和從饋給管線148的添加氣體的混合物。氧氣或其它氣體的加入有助于液體流的處理。除特定氣體之外，可在進一步處理液體的該點處將化學(xué)品或其它試劑加入到液體流中?？刂茊卧?50通過電線152將整流過的線電壓提供給反應(yīng)板。電線152與密封連接154相連，密封連接154與其對應(yīng)的反應(yīng)板調(diào)整片136電耦合。即使只描述了一對反應(yīng)板片136，應(yīng)理解通過提供與相應(yīng)選擇的反應(yīng)板調(diào)整片136結(jié)合的額外密封連接154，反應(yīng)腔內(nèi)的電流和電壓可按上述實施例那樣改變。這些密封連接154與反應(yīng)腔外殼132的外面的引線152接觸。圖9的電凝聚裝置的下游有展開腔和三相離心分離機(未示出)或反洗過濾器(未示出)。這種處理適合于家庭、熱浴池或任何其中在受壓系統(tǒng)中需要液體流處理的應(yīng)用。污染物可從液體流中去除，清潔液體可按需要流動而不分散。
真空源(未示出)可與泡沫管線142相連，有助于去除泡沫圓頂140內(nèi)產(chǎn)生的泡沫。電解過程所產(chǎn)生的泡沫將消失，從而在經(jīng)管線142的抽取期間降低其體積。在電凝聚期間或前后應(yīng)用該真空也可有助于從液體中去除污染物，或能使更多飽和的有益氣體在液體中。例如，反應(yīng)腔內(nèi)的液體流可用例如氧氣或二氧化碳的特定氣體來飽和，這些氣體可通過形成在反應(yīng)腔的另一入口(未示出)來提供，或者氣體可直接添加到現(xiàn)有入口。當(dāng)液體流通過電凝聚腔時，利用真空來產(chǎn)生低壓環(huán)境將使該氣體更完全讓液體流飽和。泡沫圓頂140也可無當(dāng)分餾塔，使各種成分從液體流中分離出來。
在每個實施例中，葉片形狀并不是最重要的。即使優(yōu)選實施例描述了矩形葉片，應(yīng)理解可對它們進行改型以便適合于所用的反應(yīng)腔的特定形狀和尺寸。相對上端或上部，葉片底端或底部尖細。在該方式中葉片尖細可使葉片容易在反應(yīng)腔內(nèi)移開和更換。同時，當(dāng)本發(fā)明的葉片描述為基本上平面形狀時，應(yīng)理解本發(fā)明的設(shè)備和方法并不需要葉片為任何特定形狀。就葉片形狀而言，主要考慮是葉片可使液體流初始以向上方式移動通過反應(yīng)腔，從而可從液體流中去除電解反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體。因此，并不意圖通過使用板上的孔洞或開口如同許多現(xiàn)有技術(shù)裝置的情況那樣提供經(jīng)水平或橫向流過反應(yīng)腔。然而，應(yīng)理解開口或孔洞是本發(fā)明的葉片的特征，但不產(chǎn)生水平或橫向流動。例如，板可由絲網(wǎng)狀材料制成，其中沿葉片長度具有多個開口或孔洞。然而，這些孔洞或開口的目的并不是用于引起水平流動，而是提供可用作葉片的材料類型的柔性。甚至預(yù)料在本發(fā)明范圍內(nèi)金屬材料的堆積或堆疊可位于腔內(nèi)，使需要的電解反應(yīng)發(fā)生而不引起不希望的水平流動。
在優(yōu)選實施例中，葉片的間隔可近至1／8″。葉片越接近在一起，在給定體積內(nèi)用于發(fā)生電凝聚的有效表面面積越大。然而，葉片放置越接近在一起，迫使液體通過葉片之間的縫隙越困難，固體顆?；虺练e物的接橋使得在葉片之間更易發(fā)生阻塞。也應(yīng)實際考慮葉片厚度，葉片越薄，在給定體積內(nèi)用于發(fā)生電凝聚的有效表面面積越大。如果葉片變薄，則柔性提高使得其難于安裝。同時，如果處理的液體需要加入來自葉片的金屬離子，則較厚的葉片在溶解之前能在長時間期間提供金屬離子。當(dāng)葉片溶解時，類似于具有不規(guī)則孔洞的窗格。只要存在用于發(fā)生反應(yīng)的表面，電凝聚過程將連續(xù)。至于本發(fā)明的每個實施例，葉片的適當(dāng)厚度為1／8″。葉片可由鋁、鐵、不銹鋼、碳或任何導(dǎo)電材料制成。根據(jù)要電凝聚的液體、從液體流中去除的污染物、所希望留在液體流中的材料以及作為沉積物沉淀的材料來選擇葉片材料。
非導(dǎo)電帶的材料或墊圈放置在葉片之間，以替代絕緣隔片47／48和107。這些替代型隔片可通過非導(dǎo)電螺栓或其它非導(dǎo)電硬件保持在適當(dāng)位置。葉片之間產(chǎn)生的縫隙或空間并不必須精確平行或均勻。電凝聚過程是靈活的，只要提供了用于與液體流接觸的表面面積，則可發(fā)生電凝聚過程。然而，實際上希望避免阻塞點或相對窄縫隙，以便防止不希望的固體顆粒橋接。
在第一、第二和第四實施例中，電連接葉片上升通過液體管線而泡沫釋放出，并且穿過泡沫蓋和頂蓋，以便防止泡沫或液體到達板調(diào)整片。在第三實施例中，處理期間移開頂蓋，但板調(diào)整片仍保留在液體管線之上以保持其干燥。必須保持調(diào)整片干燥，從而不發(fā)生腐蝕。
在每個實施例中，本發(fā)明的電凝聚裝置也可使部分液體流旁路葉片之間的電場，而不犧牲裝置的有效處理液體流的能力。由于與通過電場的液體接觸，未通過電場的液體仍攜帶電子。例如，由于本發(fā)明的裝置不需要精確切割加工葉片，葉片可從隔片47和48上移開，可通過經(jīng)葉片端49和隔片之間的小縫隙的傳輸使小部分的液體旁路電場。因此，當(dāng)經(jīng)過反應(yīng)腔自然發(fā)生混合時，仍實現(xiàn)了對整個體積的液體流的有效處理。根據(jù)要除去的污染物類型，一些處理裝置可以只需要在電場內(nèi)曝露總液體的一小部分，然后混合處理過的和未處理的液體以便對整個體積的總液體進行適當(dāng)處理。因此，如圖4所示，反應(yīng)腔下游的展開腔可用于進一步混合處理過的和未處理的液體流部分的目的，處理過的和未處理的液體流部分在流經(jīng)反應(yīng)腔期間未混合。
如上簡述，在本發(fā)明各個優(yōu)選實施例中應(yīng)用的電凝聚腔具有轉(zhuǎn)換輸入整流線電壓或電網(wǎng)電壓以便優(yōu)化電凝聚處理的能力。傳統(tǒng)上，現(xiàn)有技術(shù)的電凝聚裝置使用獨立的變壓器以獲取輸入線電壓，然后整流并將線電壓轉(zhuǎn)換成反應(yīng)腔可有效操縱的電壓或電壓組。在本發(fā)明中，電力直接從輸入線電壓或電網(wǎng)獲取，經(jīng)控制單元內(nèi)的普通二極管或整流器而整流，然后直接傳輸?shù)诫娔矍弧Ｔ诜磻?yīng)腔內(nèi)將輸入線電壓轉(zhuǎn)換成有用電壓所需要類型的變壓器極其昂貴，因此，對制備電凝聚裝置的整個成本而言增加了主要成本。同時，該變壓器極重，使得運輸和安裝極其困難。當(dāng)使用傳統(tǒng)變壓器以便將輸入線電壓降低到電凝聚裝置使用可接受的水平時，處理液體流所需要的電流必須以較低電壓從變壓器傳輸?shù)角弧Ｒ驗殡娋€根據(jù)特定電流和通常電壓而額定或預(yù)定大小，能安全傳導(dǎo)低電壓和高電流的電線尺寸和成本比用于傳送高電壓和低電流的電線要大。這是電力公司為何經(jīng)電網(wǎng)以高電壓和低電流從發(fā)電點送電，然后在使用點(即家庭或工廠處)附近將電力轉(zhuǎn)換成低電壓和高電流的原因。因此，通過以高電壓和低電流處傳導(dǎo)電力可實現(xiàn)尺寸和成本的優(yōu)點。
對于每個實施例，在反應(yīng)腔內(nèi)輸入電力或線電壓與葉片之間的電位通?？砂凑杖缦聛磙D(zhuǎn)換1．傳輸?shù)骄哂信c第一和最后葉片(下面所述的Nos．1和219)電連接的腔的電壓導(dǎo)致如下的輸入線電壓轉(zhuǎn)換腔內(nèi)的電壓為輸入線電壓除以葉片之間的縫隙數(shù)目。引入腔內(nèi)的電流是來自輸入線電壓的電流。
2．傳輸?shù)骄哂信c每個葉片電連接的腔的在正和負引線(下文表2)之間交替的電壓導(dǎo)致如下的輸入線電壓轉(zhuǎn)換腔內(nèi)的電壓為輸入線電壓，而電流是來自輸入線電壓的總電流除以葉片之間的縫隙數(shù)目。
3．從輸入線電壓抽取的電流量可通過調(diào)節(jié)電連接葉片的表面面積來控制。在表面面積與所抽取的電流之間存在線性關(guān)系；例如，如果與液體接觸的電連接葉片的表面面積翻倍，則電流翻倍。
4．腔內(nèi)產(chǎn)生的電流和電壓可通過將輸入線電壓與葉片以如上Nos．1、2和3所述的任何結(jié)合來連接而得到控制。如表1所示，這允許在葉片之間控制寬范圍的電流和電壓。
現(xiàn)就本發(fā)明的電凝聚裝置如何將輸入線電壓轉(zhuǎn)換成電場內(nèi)需要的電流和電壓，描述一組實際例子。參考圖10和11以及如下表1，反應(yīng)腔160包括多個反應(yīng)板或葉片?？刂茊卧?62通過正引線164和負引線166提供輸入整流線電壓。在由1／8″鋁帶制成的腔內(nèi)總共存在219片葉片，間隔1／8″。該例子的葉片約6″寬和48″長。假定輸入線電壓是傳統(tǒng)的三相440V的AC，控制單元162內(nèi)的二極管或整流器可將440V的AC線電壓轉(zhuǎn)換成560V的DC(根據(jù)整流器的標(biāo)準(zhǔn)形式，其中整流后的DC電壓等于AC電壓乘以2的平方根并減去10％的整流器的損耗)。引線164和166連接到液體管線之上的各自反應(yīng)板調(diào)整片，從而在干燥位置進行連接。利用歐姆定律，其中電壓等于電流乘以電阻，而且假定電阻等于具有電壓連接的葉片之間的距離，得到如下表表1通過將引線連接到所選擇的葉片來轉(zhuǎn)換
圖10說明了按照表1的例子3的控制單元與反應(yīng)腔之間的電連接。如圖所示，正引線164連接到分別對應(yīng)葉片號1和145的葉片168和172。負引線166連接到分別對應(yīng)葉片號73和219的葉片170和174。對于該連接結(jié)構(gòu)，每個葉片之間的電流是30A。每個葉片之間的電壓是7．7V(560V的整流DC電壓除以該例中為72的具有施加電力的配對葉片之間的縫隙數(shù)目)。換句話說，電力施加于葉片號1、73、145和219，它們有效將腔分裂成標(biāo)號178、180和182所示的三個主要區(qū)域。因此，被3個分開的區(qū)域劃分的219等于成對電連接葉片之間的72縫隙，而560除以72等于7．7。同時如表1所示，電凝聚腔將從輸入線電壓源抽取90A。
圖11說明了對應(yīng)表1的例子2的連接，如圖所示，正引線164連接到分別對應(yīng)板號1和219的板168和174。負引線166連接到對應(yīng)葉片號110的葉片176。因此，每個葉片之間的電流是20A，葉片之間的電壓是5．1V(560V除以109)。換句話說，葉片之間的電壓是供給的DC電壓除以成對電連接葉片之間的縫隙數(shù)目。如圖11所示，在葉片號1、110和219放置電線可有效將腔分裂成如區(qū)域184和186所示的兩個主要區(qū)域。同時在該例子中，電凝聚腔將從輸入線電壓源抽取40A。表1表示用于在反應(yīng)腔內(nèi)得到不同電壓和電流的8個不同類型的連接。很明顯，在反應(yīng)腔內(nèi)可通過進行其它連接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生其它電壓和電流。
下面表2說明現(xiàn)有技術(shù)裝置的結(jié)構(gòu)提供輸入線電壓源到反應(yīng)腔的方法。如圖所示，電連接必須在腔內(nèi)由各個葉片組成。然后利用獨立的變壓器來提供不同的輸入線電壓到腔內(nèi)。如圖所示，在每個葉片之間產(chǎn)生的2．6V需要腔從輸入線電壓源抽取高水平的電流。與本發(fā)明的設(shè)備相比，較大電流抽取需要使用更大導(dǎo)體用于將電力傳輸?shù)饺~片。此外，由于需要大尺寸和數(shù)量多的電連接，該現(xiàn)有技術(shù)裝置更復(fù)雜并且制造昂貴。
表2現(xiàn)有技術(shù)通過將引線連接到每個葉片來轉(zhuǎn)換
同時，預(yù)料本發(fā)明的裝置可在危險區(qū)內(nèi)使用。為符合防爆裝置的標(biāo)準(zhǔn)，可絕緣控制單元和反應(yīng)腔之間的電連接。例如，可絕緣葉片上的電連接，包括在電連接葉片上的絕緣涂層正好到反應(yīng)腔內(nèi)的液體線下方的水平。
對于本發(fā)明的電凝聚裝置，供給控制單元的電力由輸入線電壓來設(shè)定，而在電凝聚腔內(nèi)控制電流抽取。電連接反應(yīng)腔內(nèi)的電流可通過如下控制(1)調(diào)節(jié)與液體流接觸的電連接反應(yīng)板或葉片的表面面積；(2)調(diào)節(jié)電連接葉片之間的距離；(3)添加非導(dǎo)電絕緣葉片；和(4)通過加入可加強或削弱液體轉(zhuǎn)移電子的能力的化學(xué)品來調(diào)節(jié)液體的導(dǎo)電率。也可通過在輸入線電壓和反應(yīng)腔之間設(shè)置開關(guān)來控制電流，其循環(huán)轉(zhuǎn)換電力“開”和“關(guān)”。
進一步討論上述(1)，可在反應(yīng)腔內(nèi)部通過調(diào)節(jié)電連接葉片的液體接觸長度來控制電流抽取。利用表1、例子1，對于特定液體，6″寬和48″長的葉片抽取10A。通過縮短葉片No．1或葉片No．219可降低反應(yīng)腔的電流抽取。如果葉片No．1的長度降低到36″時，電流抽取將降低到7．5A。如果葉片No．1的長度降低到24″時，電流抽取將降低到5A。因此，在電流抽取與電連接葉片的液體接觸長度之間存在線性關(guān)系。以相同方式通過在電連接葉片之間放置非導(dǎo)電葉片可控制電流抽取。就該非導(dǎo)電葉片的放置而言，不存在特殊需要；僅放置在所指定的電連接葉片之間。非導(dǎo)電葉片將在反應(yīng)腔內(nèi)以相同于去除液體接觸電連接葉片的比例來降低多個葉片之間的導(dǎo)電率。例如，如果長度12″的非導(dǎo)電葉片放置在葉片Nos．1和219之間與反應(yīng)腔內(nèi)的液體接觸，上述例子中的電流抽取將降低到7．5A。如果長24″的非導(dǎo)電葉片放置在葉片Nos．1和219之間，電流抽取將降低到5A，而如果36″的非導(dǎo)電葉片放置在葉片Nos．1和219之間，電流抽取將降低到2．5A。電連接或非導(dǎo)電葉片的長度可在液體中手動或機械地調(diào)整。例如，電凝聚腔外殼的內(nèi)部表面可配置多個垂直可調(diào)節(jié)法蘭，其可在該反應(yīng)腔內(nèi)有選擇地位于不同水平并與特定電連接葉片對齊。該葉片可固定到這些垂直可調(diào)節(jié)法蘭上，以便有效增加或降低與液體接觸的電連接葉片的表面面積。
在第一、第二和第四實施例中，可增加或降通過經(jīng)腔的液體流以便進一步控制反應(yīng)腔內(nèi)的電流。通常，因為來自葉片的金屬離子更快速移動，從而降低液體的導(dǎo)電率，通過腔的液體流的增加將導(dǎo)致電流降低。如上所述，控制單元可裝有電流計以監(jiān)測腔內(nèi)的電流。然后控制單元可通過控制入口上游的閥或變速泵來控制經(jīng)裝置的液體流的流速。
在每個實施例中，規(guī)定時間之外的葉片可涂覆非導(dǎo)電涂層或薄片。通過逆轉(zhuǎn)DC到電連接葉片的電力極性可將涂層從葉片上去除。因此，根據(jù)時序或基于表示由于薄片引起的低導(dǎo)電率而提高的電流，本發(fā)明預(yù)計可通過控制單元切換提供給葉片的DC電壓極性。
為實現(xiàn)表1的變化電流和電壓，只需要9個葉片有板調(diào)整片。由于葉片容易移開，具有調(diào)整片的葉片或板可在反應(yīng)腔內(nèi)移動到所希望的位置。展開經(jīng)蓋中所切割的槽在葉片頂上滑動的泡沫蓋使得葉片通過。當(dāng)移開葉片時，展開泡沫蓋以在槽處形成防水密封。
對于第一、第二和第四實施例，即使推薦頂蓋用于安全目的，裝置無需頂蓋可操作，只要在液體線上方發(fā)生電線連接，因此消除了與濕電極連接有關(guān)的一般腐蝕問題。
按照本發(fā)明的方法，通過將液體流曝露給電場可實現(xiàn)對液體流的處理。液體向上流動可使電解反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體上升到液體線的表面并逸出到環(huán)境中。將凝聚顆粒塊傳送到二次分離，任何殘留的顆粒由于重力而降落到腔的下部或底部，用于隨后去除。通過將電線與所選擇的板連接可改變電凝聚腔內(nèi)的電場電流和電壓。在進入腔之前，可過濾液體流，或加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)品以提高腔內(nèi)的反應(yīng)。如需要，可利用泵來迫使液體向上通過反應(yīng)腔?？商鎿Q地，如果液體流已處于壓力下，在密封容器例如壓力容器中發(fā)生電解反應(yīng)，就可無需泵。壓力容器的使用也使電解反應(yīng)能在真空環(huán)境下發(fā)生，其中真空源作用于腔。在液體流曝露給電場以及發(fā)生電解反應(yīng)之后，可進一步在展開腔中處理液體流，進行二次分離。在進入腔之前，為提高電解反應(yīng)，可增強液體流的湍流。同時，如需要，為提供進一步處理，提供循環(huán)管線以便循環(huán)處理過的液體流。
通過上述，本發(fā)明的設(shè)備和方法的優(yōu)點將很明顯。電凝聚腔具有將輸入線或網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成優(yōu)化電凝聚處理所必需的電壓和電流。由于腔的結(jié)構(gòu)簡單，液體流無需通過彎曲和曲折路徑，因此消除了大部分的液體壓力。由于液體流以向上路徑通過腔，電解反應(yīng)產(chǎn)生的氣體可形成氣泡并上升到液體水平的頂部以便去除容易。此外，與液體流相同方向的氣體的氣泡運動防止在腔內(nèi)的氣體形成，進一步降低葉片上受到的壓力。利用隔片容易地移開設(shè)備的葉片，隔片以垂直和并排方式簡單地互相對準(zhǔn)葉片。如需要，葉片可放置在密封容器例如普通壓力容器中，如供給的液體流已處于壓力下，這排除了使用泵的需要。本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)可以是便攜式或移動單元，適用于嚴格條件下。另一方面，本發(fā)明的設(shè)備可制成更大尺寸，適用于大量處理液體的工業(yè)環(huán)境。葉片可單獨移開，或整組移開，這增加了該設(shè)備的多變性。
參考特定實施例已詳述了本發(fā)明，但應(yīng)了解可在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)進行各種其它改型。
權(quán)利要求
1．用于處理液體流的電凝聚處理裝置，包括外殼，包括確定反應(yīng)腔的內(nèi)表面，所述外殼具有上端和下端；入口，在所述下端與所述外殼連通以使液體流入所述外殼；出口，在所述上端與所述外殼連通使得液體從所述外殼流出；多個反應(yīng)板，位于所述外殼中并基本上在其中垂直延伸，所述多個反應(yīng)板相互隔開，在相鄰反應(yīng)板之間產(chǎn)生縫隙，所述液體流向上流過所述多個反應(yīng)板之間的所述縫隙；至少兩個反應(yīng)板調(diào)整片，與所述多個反應(yīng)板的所選擇一個形成整體；和控制單元，與所述至少兩個反應(yīng)板調(diào)整片電連接，為在所述反應(yīng)腔內(nèi)產(chǎn)生用于電凝聚處理的電場，所述控制單元將線電壓提供給所述調(diào)整片。
2．按照權(quán)利要求1的裝置，還包括泡沫蓋，位于所述多個反應(yīng)板之上，所述至少兩個反應(yīng)板調(diào)整片經(jīng)所述泡沫蓋延伸，用于與所述泡沫蓋之上的所述控制單元連接。
3．按照權(quán)利要求1的裝置，還包括頂蓋，位于所述外殼之上，防止所述控制單元與所述至少兩個調(diào)整片之間的電連接被無意中連接。
4．按照權(quán)利要求1的裝置，其中所述外殼還包括開口上端，而所述處理裝置還包括與所述外殼連接的收集腔，以儲存經(jīng)所述開口端的液體流。
5．按照權(quán)利要求1的裝置，還包括排放口，在所述下端處附在所述外殼上，使得可去除液體處理期間在反應(yīng)腔內(nèi)形成的沉積物或其它顆粒物質(zhì)。
6．按照權(quán)利要求3的裝置，還包括泡沫抽取管，與所述頂蓋連通；和真空源，與所述泡沫抽取管連通，去除處理期間所產(chǎn)生的泡沫。
7．按照權(quán)利要求1的裝置，還包括；用于當(dāng)在所述外殼內(nèi)固定所述多個反應(yīng)板時，相互隔開所述多個反應(yīng)板的裝置。
8．按照權(quán)利要求7的裝置，其中用于隔開的所述裝置，包括固定到所述外殼上的相對內(nèi)表面的至少一對隔片。
9．按照權(quán)利要求7的裝置，其中用于隔開的所述裝置，包括與所述多個反應(yīng)板互連的多個非導(dǎo)電桿。
10．電凝聚處理裝置，包括確定反應(yīng)腔的反應(yīng)槽，所述反應(yīng)槽具有上端、下端和長度；入口，在所述下端處與所述反應(yīng)槽連通，使液體流入所述反應(yīng)槽；出口，在所述下端處與所述反應(yīng)槽連通，使液體從所述反應(yīng)槽流出，所述出口包括沿所述反應(yīng)槽的所述上端的長度延伸的溢水口；未處理液體槽，與所述入口連通，提供液體流入所述反應(yīng)槽中；處理液體槽，與所述溢水口連通，從所述反應(yīng)槽接收處理過的液體流；多個反應(yīng)板，位于所述反應(yīng)槽中并基本上在其中垂直延伸，所述多個反應(yīng)板相互隔開，在相鄰反應(yīng)板之間形成縫隙，所述多個反應(yīng)板具有與所述溢水口相連的上端；至少兩個反應(yīng)板調(diào)整片，與所述多個反應(yīng)板的選擇的一部分形成整體；與所述至少兩個反應(yīng)板調(diào)整片電連接的控制單元，為在所述反應(yīng)腔內(nèi)產(chǎn)生用于電凝聚處理的電場，所述控制單元給所述調(diào)整片提供線電壓；和泡沫蓋，位于所述反應(yīng)板之上，防止反應(yīng)腔內(nèi)形成的泡沫接觸所述反應(yīng)板調(diào)整片，從而迫使所述泡沫通過在所述泡沫蓋與所述多個反應(yīng)板的所述上端之間形成的所述溢水口處的開口。
11．便攜式電凝聚處理裝置，利用該裝置處理靜態(tài)容量的液體，所述裝置包括確定反應(yīng)腔的處理外殼；多個反應(yīng)板，位于所述處理外殼中并基本上在其中垂直延伸；所述多個反應(yīng)板相互隔開，在相鄰反應(yīng)板之間產(chǎn)生縫隙；至少兩個反應(yīng)板調(diào)整片，與所述多個反應(yīng)板的選擇的一部分形成整體；可移動地與所述處理外殼連接的頂蓋，所述頂蓋包括用于相對所述處理外殼密封所述頂蓋以便防止泄漏的裝置；噴嘴，與所述頂蓋連通，使所述反應(yīng)腔內(nèi)的液體在處理之后可去除；和電源，為在所述反應(yīng)腔內(nèi)產(chǎn)生用于電凝聚處理的電場，與所述至少兩個反應(yīng)板調(diào)整片電連接。
12．按照權(quán)利要求11的裝置，還包括過濾器，固定到所述頂蓋上，用于在進入所述噴嘴之前過濾液體。
13．按照權(quán)利要求11的裝置，還包括；附屬外殼，固定到所述處理外殼上，用于將所述電源裝在其中。
14．電凝聚處理液體的方法，包括如下步驟設(shè)置反應(yīng)腔；在所述反應(yīng)腔內(nèi)布置多個反應(yīng)板，板垂直位于其中并相互隔開，在相鄰反應(yīng)板之間產(chǎn)生縫隙；將恒定線電壓施加給多個反應(yīng)板的所選擇的一部分，在反應(yīng)腔內(nèi)產(chǎn)生電場；液體流經(jīng)反應(yīng)腔垂直通過反應(yīng)板之間的縫隙；通過浮力將電凝聚所產(chǎn)生的氣體排放到反應(yīng)腔的頂部；和通過改變反應(yīng)板的選擇的一部分與恒定線電壓之間的電連接，調(diào)節(jié)反應(yīng)板之間的電壓和電流。
15．按照權(quán)利要求14的方法，還包括步驟將真空施加于反應(yīng)腔以去除液體電凝聚中所產(chǎn)生的泡沫，或來自液體流中的揮發(fā)混合物。
16．按照權(quán)利要求14的方法，還包括步驟在所述通過步驟之前過濾液體流。
17．按照權(quán)利要求14的方法，還包括步驟在所述通過步驟之后過濾液體流。
18．按照權(quán)利要求14的方法，還包括步驟泵抽液體流通過反應(yīng)腔。
19．按照權(quán)利要求14的方法，還包括步驟將反應(yīng)腔與外界環(huán)境壓力隔絕，在腔內(nèi)保持所希望的壓力。
20．按照權(quán)利要求14的方法，還包括步驟為促進電凝聚，將添加劑引入到液體中。
21．按照權(quán)利要求14的方法，還包括步驟移開用過的反應(yīng)板并用新的反應(yīng)板來更換用過的反應(yīng)板。
22．按照權(quán)利要求14的方法，還包括步驟通過文氏管將添加劑引入到液體流中。
23．給電凝聚裝置提供電力的方法，這種電凝聚裝置具有電凝聚腔和其中多個隔開的反應(yīng)板，液體與反應(yīng)板接觸，所述方法包括如下步驟接受恒定AC線電壓；將AC線電壓整流為DC電壓；將載有整流過的DC電壓的電線連接到第一組反應(yīng)板；在第一組板之間產(chǎn)生電場，電場是第一電壓和第一電流；和將載有整流過的DC電壓的電線再連接到第二組反應(yīng)板以在反應(yīng)腔內(nèi)產(chǎn)生電場，其中電場是第二電壓和第二電流，不同于所述第一電壓和所述第一電流
24．按照權(quán)利要求23的方法，還包括步驟在反應(yīng)板之間放置非導(dǎo)電板，以便調(diào)節(jié)電場的電壓和電流。
25．按照權(quán)利要求23的方法，還包括步驟通過在電凝聚腔內(nèi)改變與液體接觸的反應(yīng)板的表面面積來調(diào)節(jié)電場的電壓和電流。
全文摘要
電凝聚處理裝置包括位于反應(yīng)腔內(nèi)的多個隔開的反應(yīng)板。電壓施加于所選擇的反應(yīng)板上以在電凝聚腔內(nèi)產(chǎn)生電場。相對引導(dǎo)液體經(jīng)裝置垂直流動的腔,垂直安置板。使電凝聚過程產(chǎn)生的氣體上升到液體線的頂部并可排放到外界。從液體流中沉積出的固體被液體流攜帶到二次分離。任何殘留固體可作為沉積物經(jīng)裝置底部的排放口來除去。設(shè)有泡沫蓋以將板的電連接與濕氣隔開。為安全目的,提供泡沫蓋以便隔離腔。裝置可制備成大工業(yè)單元、便攜式單元或適用于家庭的單元。裝置可在壓力受控環(huán)境下操作,因此消除了當(dāng)液體流處于受壓時用泵的需要。如需要可通過放置所選擇的反應(yīng)板與電壓源電接觸來調(diào)節(jié)反應(yīng)腔內(nèi)電場的電壓和電流。輸入線電壓自身可保持恒定,消除了對獨立變壓器的需要。反應(yīng)板易于從反應(yīng)腔移開并可單個或整組更換。
文檔編號B01J19/08GK1293643SQ99803983
公開日2001年5月2日 申請日期1999年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月27日
發(fā)明者史考特·威德·波威爾 申請人:史考特·威德·波威爾