CN103570209A - 电脱水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电脱水装置，包括阳极和阴极两电极，阳极由涂覆有选自以下组中的涂层的钛构成：铂、铱氧化物、钌氧化物、钽氧化物或其组合。本发明可以解决阳极腐蚀问题，同时提高电脱水装置的脱水性能。

Description

电脱水装置

技术领域

本发明涉及用于电脱水装置，尤其涉及于特别是污泥处理中的电脱水装置。

背景技术

各产业排水的处理中产生的污泥因含有大量的水分，在作为废弃物处理之前需要进行脱水。现有技术中通常使用机械脱水法例如板框过滤、带式压滤、离心分离等进行污泥的脱水。国家标准《城镇污水处理厂污泥处置—混合填埋泥质》（GB/T23485-2009）中规定当污泥用于混合填埋时，含水率必须低于60%，《城镇污水处理厂污泥处置—农用泥质》（CJ/T309-2009）中也规定农用时污泥含水率必须低于60%。但是，现有的机械脱水技术无法使污泥的含水率降低至60%以下。电脱水是近年来新兴的一种脱水方法，其基本原理是将污泥放置在两块电极之间，在电场的作用下使带负电荷的污泥颗粒迁移至阳极侧，同时使水迁移向阴极侧，来进行脱水。与传统的机械脱水法相比，电脱水可以使污泥的含水率降至更低，与热干化等深度脱水技术相比，能量消耗更低。然而现有的电脱水装置中阳极的腐蚀问题比较严重，这影响了在污泥脱水过程中电脱水装置的性能，导致能效降低，并且由此需要经常更换被腐蚀的阳极，使得维护成本较高。而且在阳极受腐蚀的过程中，阳极中的金属进入到处理后的污泥中，这会对环境造成二次污染，并且对污泥的进一步处理带来困难。

P.A.TUAN等人在文献Electro-dewatering of sludge under pressure andnon-pressure conditions,Environmental Technology,2008,Vol.29,pp1075-1084中报道了在电脱水装置中使用惰性钛板作为阳极，然而其抗腐蚀性能依然不能令人满意。因此，需要开发其它阳极材料用于电脱水装置中，以解决阳极腐蚀问题，同时提高电脱水装置的脱水性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电脱水装置，所述电脱水装置通过使用抗腐蚀性强的阳极材料，具有操作稳定，维护成本低，脱水效率高的优点。

根据一方面，本发明提供一种电脱水装置，包括阳极和阴极两电极，阳极由涂覆有选自以下组中的涂层的钛构成：铂、铱氧化物、钌氧化物、钽氧化物或其组合。

在本发明的电脱水装置中，涂层的厚度为2-8μm。

在本发明的电脱水装置中，阳极由涂覆有钌铱氧化物涂层的钛构成。

在本发明的电脱水装置中，阳极由涂覆有铱钽氧化物涂层的钛构成。

在本发明的电脱水装置中，阳极由涂覆有铂涂层的钛构成。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方案的电脱水装置的示意图。

具体实施方式

除非另外说明，本发明提到的所有的出版物、专利申请、专利和其它参考文献都以引用的方式全文结合入本文中，相当于全文呈现于本文。

除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域普通技术人员通常所理解的同样含义。在抵触的情况下，以本说明书包括定义为准。

在电脱水装置中，所述阴极通常由不锈钢构成。

根据本发明，所述阳极由涂覆有选自以下组中的涂层的钛构成：铂、铱氧化物、钌氧化物、钽氧化物或其组合。

涂覆有所述涂层的钛是可商购定制的材料或者可通过本领域技术人员已知的方法制备，例如通过用热沉积法、化学气相沉积法、电沉积法或磁控溅射法等在钛基体上涂覆所述涂层而得到。所述涂层的厚度通常为2-8μm，优选为2-5μm。

在一个优选的实施方案中，所述阳极由涂覆有钌铱氧化物涂层的钛构成。本领域技术人员可以选择氧化钌（RuO₂）与氧化铱（IrO₂）的摩尔比使得金属氧化物涂层与钛基体具有稳定的结合力，从而使得钛阳极材料具有良好的导电性和较长的使用寿命。氧化钌与氧化铱的摩尔比通常为5:1-9:1，优选为7:1。

在另一个优选的实施方案中，所述阳极由涂覆有铱钽氧化物涂层的钛构成。同样可以选择氧化钽（Ta₂O₅）与氧化铱（IrO₂）的摩尔比使得金属氧化物涂层与钛基体具有稳定的结合力，从而使得钛阳极材料具有良好的导电性和较长的使用寿命。所述氧化钽与氧化铱的摩尔比通常为0.2:1-0.5:1，优选为0.3:1。

在另一个优选的实施方案中，所述阳极由涂覆有铂涂层的钛构成。

涂覆有所述涂层的钛可以加工成各种形状例如板状、网状、管状，用于在电脱水装置中用作阳极。在一个实施方案中，使用涂覆有所述涂层的钛板作为阳极。所述钛板为开孔或不开孔的。该钛板的厚度通常为2-3mm。

本发明的电脱水装置可用于含水物料，特别是污泥的电脱水。本发明通过在电脱水装置中使用涂覆有所述涂层的钛作为阳极，可以增强电脱水装置中阳极的抗腐蚀性，提高电脱水装置的脱水效率。通过本发明的电脱水装置，可以稳定地将污泥的含水量降低至小于60%。

下面通过实施例结合附图对附图中所示的一个实施方案进行详细说明，但这些实施例和附图不以任何方式限制本发明。

如图1所示，电脱水装置主要包括圆柱形反应器1（内径为70mm，外径为90mm，高度为150mm），该反应器中包含相对向设置的阳极2和阴极3，在阳极2和阴极3之间连接稳压稳流电源4，例如上海意泽生产的WYK-120V/5A，在反应器1上方连接活塞5，通过在活塞5上方添加重物的方式来提供脱水过程中的机械压力，以保证电极与污泥的紧密接触。下面使用不锈钢电极作为阴极，分别使用以下五种阳极以进行对比试验：

涂覆有钌铱氧化物涂层的钛板（氧化钌与氧化铱的摩尔比为7:1，涂层厚度为5μm，购自北京恒力钛工贸有限公司）；

涂覆有铱钽氧化物涂层的钛板（氧化钽与氧化铱的摩尔比为0.3:1，涂层厚度为5μm，购自宝鸡隆盛钌铱白金钛阳极厂）；

涂覆有铂涂层的钛板（涂层厚度为3μm，购自宝鸡隆盛钌铱白金钛阳极厂）；

不锈钢板；

钛板。

实施例1

将来自污水厂的经机械脱水的厚度为1.0cm的污泥泥饼放置在反应器1中的阳极2和阴极3之间。上部的阳极2固定在活塞下部，接正电；下部的阴极3位于漏斗上部，接负电。由稳压稳流电源提供30V的电压。通过在活塞5上方添加重物的方式提供76kPa的机械压力。污泥中的水分在电场的作用下向阴极聚集。在阴极3上打有145个3mm的排水孔，以便脱除掉的水分及时通过漏斗排出反应器。阴极3上部放有300目的滤布6，用来拦截污泥颗粒，从而实现泥水的分离。在漏斗下方，放有电子天平7，用来记录脱除水分的重量。每次电脱水试验持续20分钟。脱水完毕后，测定脱水泥饼的最终含水量。

结果发现，当使用不锈钢板和钛板作为阳极时，在20分钟的电脱水之后，污泥的含水量由84%降至62%；而相对比，当根据本发明使用上述三种涂覆有所述涂层的钛板作为阳极时，污泥的含水量由84%降至55%，而且，还观察到，在电脱水开始10分钟之后，污泥的含水量已降至小于60%。

实施例2

为了评价这些阳极的抗腐蚀性能，以与实施例1相同的方式进行50次电脱水试验，每次电脱水试验持续20分钟。通过视觉观察评价这些阳极的抗腐蚀性。

通过视觉观察到，不锈钢板阳极和钛板阳极在经过1次（20分钟）电脱水试验之后，就已经有明显的腐蚀迹象，在经过25次（500分钟）电脱水试验之后，变得很容易碎裂而无法使用。而使用涂有本发明的铱钽涂层和铂电极涂层的钛进行试验的时间在约10次(200分钟)之后，以及使用涂有本发明的钌铱涂层的钛进行试验的时间在约50次(1000分钟)之后，并没有观察到任何腐蚀现象。

虽然上文仅对钌铱氧化物阳极涂层、铱钽氧化物阳极涂层或铂阳极涂层进行了详细的示例说明，但上述实施例对本发明不构成任何限制，本领域技术人员应当理解其它选自铂、铱氧化物、钌氧化物、钽氧化物或其组合的涂层例如钌氧化物涂层、铱氧化物涂层或钽氧化物涂层也能用于本发明的电渗透脱水装置的阳极中，实现增强电渗透脱水装置中阳极的抗腐蚀性，提高电渗透脱水装置的脱水效率的效果。

此外，虽然上文通过附图中所示的一个实施方案结合附图对本发明的电脱水装置进行了说明，但是应当明白的是，在不背离本发明所要求的宗旨和范围的情况下，可以对本发明的电脱水装置的结构和部件进行适当的变化和改良。这样的变化和改良应认为是在所附权利要求的范围内。

Claims (5)

1.电脱水装置，包括阳极和阴极两电极，其特征在于，所述阳极由涂覆有选自以下组中的涂层的钛构成：铂、铱氧化物、钌氧化物、钽氧化物或其组合。

2.根据权利要求1所述的电脱水装置，其中所述涂层的厚度为2-8μm。

3.根据权利要求1或2所述的电脱水装置，其中所述阳极由涂覆有钌铱氧化物涂层的钛构成。

4.根据权利要求1或2所述的电脱水装置，其中所述阳极由涂覆有铱钽氧化物涂层的钛构成。

5.根据权利要求1或2所述的电脱水装置，其中所述阳极由涂覆有铂涂层的钛构成。