CN102192640A

CN102192640A - 含水物料的电渗透脱水方法及装置

Info

Publication number: CN102192640A
Application number: CN2011100495180A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Yixing Nengda Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Yixing Nengda Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2011-09-21

Abstract

通过阴极框和阳极的交互复数配置能够以小的占地面积配置多的电极面积。阴极的两侧均不设置滤布，这样电极的设置和移动就比较方便，同时如膏状物料那样流动性很差的含水物料，例如经带式压滤机脱水后的污水污泥也能够适应。电极间倾斜杆连接机构使得电极的移动不依靠电极间的物料传递移动动力，而是从油压或电机传给倾斜杆，倾斜杆传给电极进行移动。由此，可以实现电极的移动和电极间的距离的准确的控制。含水物料储罐的设置和用空气压力压出含水物料使得含水物料的均匀装入成为可能。通过这些措施构成的电渗透脱水装置实现了紧凑，高效，稳定的含水物料的高干脱水。

Description

含水物料的电渗透脱水方法及装置

技术领域

本发明涉及一种含水物料的电渗透脱水方法及装置，如食品残渣，废水处理过程中产生的污泥以及煤泥等的脱水装置，特别是污泥类的高干度脱水，属于水处理和固体废弃物处理领域的脱水技术。

背景技术

豆腐渣、焼酒和酱油等生产过程中的食品残渣，生物发酵排出的固体废物和有机废水生物处理过程中产生的污泥以及煤泥等往往是通过真空过滤、加压过滤、离心分离等方法实现脱水的，由于污泥等含水物料中含有大量的有机物和生物体，机械脱水难于达到所希望的含水率。而高含水率对后续处理造成不便并增加成本。通常采用干燥方法实现进一步的高干脱水，但干燥方法耗能多，导致处理成本大幅增加。电渗透脱水作为高效的高干脱水方法因其所具有的独特的优势受到关注。

但是，在含水物料的电渗透脱水方面，原理虽已明确但在设备方面却存在着各种各样的问题，难于很好的运行，所以，现实中还没有成为普及型技术。如采用圆筒形阳极时，与其所占空间相比其有效面积受到限制，只能很小，难于提高装置的处理能力。压滤形电渗透脱水机型的情况下，脱水过程中，含水物料的厚度随着脱水的进行变薄，这就要求阴阳极间的距离也需要缩小，从而使得工程实践上困难很大。另外，经带式压滤机和螺旋压滤机脱水后的污泥等含水物的流动性很差，原料含水物的装入是其操作难题。由于这些原因，电渗透脱水装置就很大，其脱水效率的提高就很困难。因此，开发能够高效率、又紧凑的电渗透脱水装置对于污泥和工业残渣的高干脱水具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含水物料，特别是污泥类电渗透高干脱水装置，该装置具有高效率且紧凑的特点。

本发明的电渗透脱水装置是通过下述技术方案加以实现的：将含水物料置于阴极和阳极之间，通入直流电，含水物料所含的水在电场的作用下向阴极集中进行脱水过程中，在与含水物料相接触的阴极面的反面侧设有水的流通通道的阴极框与阳极交互地复数个设置，阴极由金属网构成，在阴极的两侧都不设滤布。如图1所示，由金属网构成的阴极1与含水物料5直接接触，在该接触面的反面侧设有水的流通通道2，金属网以外的通道周边用板封闭将其构成阴极框3。两张金属网构成一个框可节约材料费和加工费，但在两张网之间加入板，使其分成两个室也不影响功能。另外，为提高强度，也可在框中增设支撑机构。在所述阴极框3和阳极4的中间加入含水物料5，在电场(图中未标示)的作用下，进行电渗透脱水。阴极框与阳极交互着平行地配置多组就可构成电极部分(图中只表示了一组的含水物料，其他电极间的含水物未标示)。阴极框与阳极的交互复数设置能够以很小的占地面积配置多的电极面积。阴极的两侧均不设置滤布，这样电极的设置和移动就比较方便，同时如膏状物料那样流动性很差的含水物料，例如经带式压滤机脱水后的污水污泥也能够适应。

所述装置的电极的水平方向的两端用柔软的电绝缘材料将阴极和阳极相连接。如图2a所示，在电极的水平方向的两端用柔软的电绝缘材料6将阴极框3与阳极4的电极端部连接。如图2b所示，从垂直方向看，希望绝缘材料6与电极的高度相同。这样可以防止在电极间的含水物料向外泄露的同时、在电渗透过程中能够很好地对应电极间距离的缩短。柔软的电绝缘材料只要满足性能要求，其他并无特殊的限制。例如，橡胶，聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯等都可以，但不仅限于这些。由于用了电绝缘材料，所以可以防止电极间电短路

所述装置的电渗透脱水过程中，电极不断移动使阴阳极间距离不断变小，并保持各电极间的距离相等。这样，各电极间电极与物料均能保持良好的接触，实现高效的电脱水。

所述装置的电渗透脱水在于至少包括装入含水物料的装入工序，用电场进行含水物料的脱水的电渗透工序，排出由电渗透工序得到的脱水后物料的脱水物料排出工序，这些工序依次间歇进行。这些工序是本发明的电脱水的基本工序单元，由这些基本工序单元的反复操作就可以进行持续的脱水。

所述装置在电极的下部设置有能够开闭的回转板，在前述含水物料装入和电渗透过程中处于与电极板接触的关闭状态，脱水物的排出过程中处于与电极不接触的开状态。如图3所示，在电极的下方配置了回转板7。该回转板可以是如图3b所示的由两个板组成，也可以是如图3c所示的由一块板构成。在回转板处于闭状态时，能够支撑电极间的物料不从电极中落下，在开状态下，脱水后的物料能够排出。另外，要求回转板由电绝缘材料做成，并希望表面光滑且表面摩擦系数低。例如，可以用聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯等，但不仅限于这些。

所述装置，与含水物料接触的阴极的反面侧的阴极框的下部设有出水口，该出水口与真空泵的入口相连。如图4所示，在阴极框3的下部设有出水口12，并与真空泵13的入口14相连接。由真空泵吸走的水从泵出口15排出。阴极框中的真空范围在绝对压力0.09至0.02MPa为宜。用真空泵将汇集到阴极框中的水抽出能够实现高效率的电渗透脱水。所述装置，在与地面相垂直的阳极和阴极的纵向方向上设置的电极单元的上部，设置有能够上下移动的含水物料储罐，该储罐的含水物料入口与压入含水物料的螺旋输送机的出口相连接，该储罐的底部的含水物料出口能与前述电极单元的上部接触，该储罐的上部的空气入口与压缩空气罐的出口相连接，该储罐的上部设有与低压空气储罐或大气相连通的空气出口。如图5所示，含水物料储罐16的上部设有物料进口17，与含水物料输送机的出口(图中未标示)相连接，下部设有含水物料出口18，该储罐向下垂直降下，该含水物料出口就可以与电极接触。储罐16的上部的压缩空气入口19与压缩空气罐(图中未标示)的出口相连接，空气的出口20与低压空气罐(图中未标示)的入口相连接，或与大气相连通。物料储罐的上下移动在保证含水物料顺利装入的同时，又能使装入工序之外的的过程中不与电极接触，使电极的移动等没有障碍的操作成为可能。另外，用空气压力压出含水物料使得含水物料的装入能够均匀。

所述装置，在所述的含水物料储罐的外侧装配有用电力振动的电振动器。如图5所示，含水物料储罐16的侧面装配了电振动器21。电振动器可以复数设置，其设置位置也无特殊的限制。如螺旋压滤机或带式压滤机脱水后的污水污泥的情况下、含水率在80％左右，流动性很差，在罐中难于很好地分布。通过电振动器的振动可以改善污泥的分布，使得污泥的均匀装入成为可能。

所述装置，在电极单元的下部设置有皮带或螺旋输送机，将排出来的脱水物料移出电渗透脱水机之外。如图3所示，在电极下，配置有回转辊9和回转带8构成的带式输送机。通过该带式输送机的设置，从电极下排出的脱水后物料10可以运到脱水机外部。

所述装置，在电极的水平方向的两端，于阴极或阳极的一方设置有回转轴或回转轴轴承，另一方的上下方向设有滑槽或滑轨；用倾斜的杆将所述的回转轴或回转轴轴承与滑槽或滑轨相连接，与所述回转轴或回转轴轴承的连接点能够转动，与滑槽或滑轨的连接点能够上下移动。如图6所示，阳极的水平方向的两端上设有回转轴22，在阴极的水平方向的两端设有上下方向的滑槽23，用倾斜配置的连接杆24连接阴极和阳极。连接杆24以阳极的回转轴22为圆心转动的同时，在阴极的滑槽23内上下移动。关于连接点，如图6b所示，如电极侧为轴22，则连接杆侧为轴承24a能够回转。相反，如图6c那样，电极侧为轴承22a，则连接杆侧为轴24b的结构可以回转。同样，如图6d所示，电极侧为滑槽22，则连接杆侧为插入槽内移动的插入移动端子25使之能够滑动。相反，如图6e所示，电极侧为轨道26时，连接杆侧做成嵌入轨道的的嵌入式移动端子27，使之能够移动。用这样的构造，将阳极和阴极一个一个地连接起来，就可以维持各电极间的距离相同地进行缩小，使得各电极间的均一的电渗透脱水成为可能。如果电极尺寸大，也可以在电极的水平方向的两端装配多个该机构。一般来说，希望阳极两端采用回转方式，阴极框的两端采用移动方式，但与此相反也不妨碍其功能。为实现电极间的绝缘，可以是连接杆采用绝缘材料，也可以是电极的两端配置的回转轴或轴承，滑槽或插入移动端子，滑轨或嵌入式移动端子的至少一方面采用绝缘材料。另外，权利要求项10中，说明了电极基本单元，这些基本单元用相同构造连接就可得到所要的装置。这些构造就可以实现权利要求项3所述的电渗透脱水。本发明的电极间倾斜杆连接机构使得电极的移动不依靠电极间的物料传递移动动力，而是从油压或电机传给倾斜杆，倾斜杆传给电极进行移动。由此，可以实现电极的移动和电极间的距离的准确的控制。

前述电渗透脱水机的电极板垂直设置最好，但多少有所倾斜也无大障碍。另外，电极板的移动动力没有在图中标示，用油压，电机，或人力均可。另外，为支撑电极重量在电极的水平方向的两端配置承受重量的机构是不可缺少的，只要用普通的机械知识设计即可。

本发明通过阴极框和阳极的交互复数配置能够以小的占地面积配置多的电极面积。阴极的两侧均不设置滤布，这样电极的设置和移动就比较方便，同时如膏状物料那样流动性很差的含水物料，例如经带式压滤机脱水后的污水污泥也能够适应。电极间倾斜杆连接机构使得电极的移动不依靠电极间的物料传递移动动力，而是从油压或电机传给倾斜杆，倾斜杆传给电极进行移动。由此，可以实现电极的移动和电极间的距离的准确的控制。含水物料储罐的设置和用空气压力压出含水物料使得含水物料的均匀装入成为可能。通过这些措施构成的电渗透脱水装置实现了紧凑，高效，稳定的含水物料的高干脱水。

附图说明

图1：阴极框和阳极平行地复数配置的示意图；

图2：阴极和阳极的水平方向端部用柔软的电绝缘材料连接的示意图；

图3：电极下部的开闭回转板与脱水后物料运出的带式输送机示意图；

图4：阴极框下部的出水口和真空泵入口连接的示意图；

图5：向电极间装入含水物料的含水物料储罐构造示意图；

图6：阴极和阳极水平方向的端部连接实现在各电极间保持相同距离的同时缩小距离的示意图；

图7：电渗透装置的示意图。

图示说明：

1.阴极金属网，2.阴极框内水的流通通道，3.阴极框，4.阴极，5.含水物料，6.阴极和阳极水平方向端部间的柔软电绝缘材料，7.电极下的开闭回转板，8.脱水后物料运出用的带式输送带的带，9.带式输送机的回转辊，10.带式输送机上所载物料的移动方向，11.电极下的开闭回转板的回转轴，12.阴极框的出水口，13.真空泵，4.真空泵入口，15.真空泵出口，16.含水物料储罐，17.含水物料储罐的含水物料入口，18.含水物料储罐的含水物料出口，19.压缩空气入口，20.空气出口，21.含水物料储罐的电振动器，22.阳极板上的回转轴，22a.阳极板上的回转轴轴承，23.阴极框上的倾斜连接杆移动用滑槽，24.倾斜设置的连接杆，24a.倾斜连接杆的回转轴轴承，24b.倾斜连接杆的回转轴，25.阴极框上的滑槽内的倾斜连接杆插入移动端子，26.阴极框上的滑槽内的倾斜连接杆移动用滑轨，27.阴极框上的滑槽内的倾斜连接杆的嵌入移动端子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例1.

本实例是焼酒酒糟食品残渣电渗透脱水的例子。如图7所示的电渗透脱水装置，板框压滤机压滤得到的焼酒糟采用涂覆了贵金属的阳极进行电渗透脱水得到脱水泥饼。电极下的回转板采用如图3c所示的一个板的结构。阴极和阳极间的最大距离为25mm，电压20V。

实施例2.

此例是污水厂污泥电渗透脱水的实施例，采用如图7所示的电渗透脱水装置。由带式压滤机将污水处理厂污泥脱水到82％后，用螺旋输送机押入到含水物料储罐中。再用0.02MPa的压缩空气将其压出装入电极单元。物料储罐在装入工序中降下高度，与电极接触，在其他工序中则升起，使其与电极脱离接触。阴极和阳极间的最大距离为20mm，电压15V。电极下的回转板采用如图3b所示的两个板的结构。电极水平方向两端的移动机构采用图6b和图6d的结构。电极间的倾斜连接杆采用电绝缘的尼龙。回转轴和滑槽采用金属材料。阴极框内的水用真空泵吸出，在真空泵和阴极框之间设有真空罐，其绝对压为0.08MPa.脱水后的污泥用带式输送机装入运送卡车。污泥储罐的两边装有电振动器21.电极的移动动力采用油压。

实施例3.

污水厂污泥电渗透脱水的实施例，与实施例2基本相同。所不同的是电极下的回转板采用图3c所示结构。电极水平方向两端的移动机构采用图6c和图6e所示的结构。电极间的倾斜连接杆采用不锈钢制作，回转轴采用金属材料制作，滑槽采用聚乙烯材料。0.08MPa.的压缩空气将污泥压出装入电极单元内。

Claims

1.一种含水物料的电渗透脱水装置，其特征在于将含水物料置于阴极和阳极之间，通入直流电，含水物料所含的水在电场的作用下向阴极集中进行脱水过程中，在与含水物料相接触的阴极面的反面侧设有水的流通通道的阴极框与阳极交互地复数个设置，阴极由金属网构成，在阴极的两侧都不设滤布。

2.如权利要求1所述的电渗透脱水装置，其特征在于所述电极的水平方向的两端用柔软的电绝缘材料将阴极和阳极相连接。

3.如权利要求1所述的电渗透脱水装置的脱水方法，其特征在于在电渗透脱水过程中，电极不断移动使阴阳极间距离不断变小，并保持各电极间的距离相等。

4.一种含水物料的电渗透脱水方法，其特征在于至少包括装入含水物料的装入工序，用电场进行含水物料的脱水的电渗透工序，排出由电渗透工序得到的脱水后物料的脱水物料排出工序，这些工序依次间歇进行。

5.如权利要求1所述的电渗透脱水装置，其特征在于在电极的下部设置有能够开闭的回转板，在前述含水物料装入和电渗透过程中处于与电极板接触的闭状态，脱水物的排出过程中处于与电极不接触的开状态。

6.如权利要求1所述的电渗透脱水装置，其特征在于与含水物料接触的阴极的反面侧的阴极框的下部设有出水口，该出水口与真空泵的入口相连接。

7.一种电渗透脱水装置，其特征在于在与地面相垂直的阳极和阴极的纵向方向上设置的电极单元的上部，设置有能够上下移动的含水物料储罐，该储罐的含水物料入口与压入含水物料的螺旋输送机的出口相连接，该储罐的底部的含水物料出口能与前述电极单元的上部接触，该储罐的上部的空气入口与压缩空气罐的出口相连接，该储罐的上部设有与低压空气储罐或大气相连通的空气出口。

8.如权利要求7所述的电渗透脱水装置，其特征在于在所述的含水物料储罐的外侧装配有用电力振动的电振动器。

9.如权利要求1所述的电渗透脱水装置，其特征在于在电极单元的下部设置有皮带或螺旋输送机，将排出来的脱水物料移出电渗透脱水机之外。

10.如权利要求1所述的含水物料的电渗透脱水装置，其特征在于在电极的水平方向的两端，于阴极或阳极的一方设置有回转轴或回转轴轴承，另一方的上下方向设有滑槽或滑轨；用倾斜的杆将所述的回转轴或回转轴轴承与滑槽或滑轨相连接，与所述回转轴或回转轴轴承的连接点能够转动，与滑槽或滑轨的连接点能够上下移动。