CN105668963A - 一种带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理方法及装置，将待处理污泥由输送带连续输送至位于高压电极与接地极之间的密闭的放电反应区，并向所述的放电反应区通入空气，打开等离子体电源，电流通入所述的高压电极，由所述的输送带作为所述放电反应区介质阻挡放电的阻挡介质，在所述的放电反应区进行介质阻挡放电，产生低温等离子体对输送带上的污泥进行处理，处理后的污泥由输送带输出所述的放电反应区。整个方法和装置具有性能稳定可靠、速度快、结构简单、实用性强等优点，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于低温等离子体的应用技术领域，具体涉及到一种带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理方法及装置。
背景技术
近年来，随着我国污水处理能力的快速提高，污泥量也同步大幅增加。截至2015年9月底，全国设市城市、县(以下简称城镇，不含其它建制镇)累计建成污水处理厂3830座，污水处理能力达1.62亿立方米/日，年产生含水量80％的污泥4000多万吨。污泥的成分非常复杂，含有很多病原微生物、寄生虫卵、挥发性固体及重金属等，必须进行适当的处理，才能保证污水的处理效果，避免更严重的二次污染。根据调研结果显示，我国污水处理厂所产生的污泥，有80％没有得到妥善处理，污泥随意堆放及所造成的污染与再污染问题已经凸显出来，并且引起了社会的关注。
等离子体是不同于固、液、气3种物质存在状态的第4种物质存在状态,其中含有离子、电子、激发态原子和分子、自由基等。等离子体技术是近年来环境污染控制领域的研究热点，吸引了众多学者的关注。作为一种高级氧化技术(AdvancedOxidationProcesses，简称AOPs)，等离子体技术的核心原理是利用高压放电产生的活性自由基(·O、·H、·OH等)和强氧化性分子(O3、H2O2等)，以及紫外光等作用。低温等离子体降解有机物的过程是集自由基氧化、紫外光解、高温热解、液电空化降解以及超临界水氧化等多种氧化技术相互交替作用的过程。低温等离子体技术用于污泥处理是通过将污泥中的难降解有机污染物氧化降解为低毒小分子，甚至直接矿化为CO2和H2O。而且，高压放电产生的活性物质及高温可以对污泥进行灭菌解毒。同时，介质阻挡放电等离子体产生的高温能有效地降低污泥的含水率。现有的介质阻挡放电方法和装置效率低，不适用于大量的污泥处理，单位时间内处理的总量小。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题提供一种带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理方法，该方法能提高等离子体处理效率，增大单位时间内处理的总量，以满足实际应用需求。
本发明的另一目的在于提供一种带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置。该装置结构简单，成本低，集灭菌解毒、污泥中难降解有机残留物降解和初步脱水为一体。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理方法，将待处理污泥由输送带连续输送至位于高压电极与接地极之间的密闭的放电反应区，并向所述的放电反应区通入空气，打开等离子体电源，电流通入所述的高压电极，由所述的输送带作为所述放电反应区介质阻挡放电的阻挡介质，在所述的放电反应区进行介质阻挡放电，产生低温等离子体对输送带上的污泥进行处理，处理后的污泥由输送带输出所述的放电反应区。该方法利用介质阻挡放电等离子体产生的强氧化性活性物质、紫外光以及高温，集污泥的灭菌解毒、污泥中难降解有机残留物降解和初步脱水为一体。
上述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理方法，其所述的高压电极与接地极之间间距2～10cm，优选为5cm；所述的高压电极与接地极为金属导电材质(铜或铁)。
上述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理方法，其所述的待处理污泥在进入所述的放电反应区之前通过刮泥板平整处理；所述待处理污泥的含水率保持在80％以下(污泥处于非流动态)。
一种带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，它包括输送带、接地极和连接等离子体电源的高压电极，所述的输送带穿过位于高压电极和接地极之间的放电反应区，所述的放电反应区外罩设有密闭罩，所述密闭罩的输送带输入端和输送带输出端分别通过刮泥板密封，所述的密闭罩上还连通有进气管和排气管。该装置通过将输送带作为运输进样污泥的工具和介质阻挡放电的阻挡介质，实现污泥在介质阻挡放电等离子区处理的连续高效运行，所述输送带的厚度在本发明中为2mm但不限于2mm。
上述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，其所述的输送带由电动机和传动轮带动。
上述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，其所述进气管的气体出口端和所述排气管的气体入口端分别对称设在所述放电反应区的两端。以便在放电反应区形成对流扰动污泥，使活性组分充分与污泥反应。
所述进气管的气体出口端和所述输送带的带面之间呈20°～40°夹角，优选为30°；所述排气管的气体入口端和所述输送带的带面之间呈20°～40°夹角，优选为30°。
上述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，其所述的高压电极与接地极之间间距2～10cm，优选为5cm；所述的高压电极与接地极为金属导电材质。
上述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，其所述刮泥板的下端呈拱洞形，稍嵌入放在输送带上的污泥中。在输送带进出密闭罩的开口处设有刮泥板，一方面平整进入放电反应区的污泥高度，另一方面刮泥板稍嵌入污泥使入口处相对密封。
所述输送带的材质为耐高温绝缘材料。
所述的等离子体电源为高频高压交流电源，高压电极为介质阻挡放电等离子反应区的上电极，接地极为质阻挡放电等离子反应区的下电极。
所述的密闭罩由钢化玻璃或薄壁金属板(带玻璃观察区)制成。
该装置使用时，污泥从上一单元输送至输送带，由输送带将污泥连续均匀输送至介质阻挡放电反应区，在进入放电反应区之前通过刮泥板平整污泥。
本发明的有益效果体现在：
(1)本发明应用于污泥处理种集灭菌解毒、污泥中难降解有机残留物降解和初步脱水于一体简化了传统污泥处理工艺流程。
(2)相比于传统污泥生化处理，本发明提供的污泥处理更快速便捷，减少了污泥运输贮存的成本。
(3)本发明以带式输送机输送污泥，可实现污泥大规模连续处理。
(4)本发明可以与带式脱水机结合，输送带直接将处理后污泥输送到带式脱水机进行污泥脱水处理。
(5)本发明机械化程度高，方便管理，具有快速、安全、环保等优点，易于集成，符合较大规模工程应用需求。
附图说明
图1带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置结构示意图
图2刮泥板侧视图
其中，1—等离子体电源，2—高压电极，3—接地极，4—输送带，5—传动轮，6—电动机，7—固定架，8—刮泥板，9—进气管，10—排气管，11—密闭罩
具体实施方式
以下结合附图对该发明的实施过程进行解释和分析：
如图1和2所示，一种带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，它包括由电动机6和传动轮5带动的输送带4、接地极3和连接等离子体电源1的高压电极2，所述的输送带4穿过位于高压电极2和接地极3之间的放电反应区，所述的放电反应区外罩设有密闭罩11，所述密闭罩11的输送带输入端和输送带输出端分别通过刮泥板8密封，所述的密闭罩11上还连通有进气管9和排气管10。该装置通过将输送带4作为运输进样污泥的工具和介质阻挡放电的阻挡介质，实现污泥在放电反应区处理的连续高效运行，所述输送带4的材质为耐高温绝缘材料，其厚度在本发明中为2mm。所述进气管9的气体出口端和所述排气管10的气体入口端分别对称设在所述放电反应区的两端。以便在放电反应区形成对流扰动污泥，使活性组分充分与污泥反应。所述的电动机6、传动轮5和输送带4固定在所述的固定架7上。
所述进气管9的气体出口端和所述输送带4带面之间的夹角为30°；所述排气管的气体入口端和所述输送带4带面之间的夹角为30°。所述的高压电极2与接地极3之间的间距为5cm；所述的高压电极2与接地极3为金属导电材质(铜或铁)。
所述刮泥板8由橡胶垫层制成，其下端呈拱洞形，稍嵌入输送在输送带4上的污泥中。在输送带4进出密闭罩11的开口处设有刮泥板8，一方面平整进入放电反应区的污泥高度，另一方面刮泥板8稍嵌入污泥使入口处相对密封。
所述的等离子体电源1为高频高压交流电源，高压电极2为放电反应区的上电极，接地极3为放电反应区的下电极。所述的密闭罩11由钢化玻璃或薄壁金属板(带玻璃观察区)制成。
采用上述装置进行带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理时，将待处理污泥从上一单元输送至所述的输送带4，再由输送带4连续均匀输送至位于高压电极2与接地极3之间的密闭的放电反应区，在进入放电反应区之前通过刮泥板8平整污泥，并向所述的放电反应区通入空气，然后打开等离子体电源1，电流通入所述的高压电极2，由所述的输送带4作为所述放电反应区介质阻挡放电的阻挡介质，在所述的放电反应区进行介质阻挡放电，产生低温等离子体对输送带4上的污泥进行处理，处理后的污泥由输送带4输出所述的放电反应区。该方法利用介质阻挡放电等离子体产生的强氧化性活性物质、紫外光以及高温，集污泥的灭菌解毒、污泥中难降解有机残留物降解和初步脱水为一体。所述待处理污泥的含水率保持在80％以下(污泥处于非流动态)。
详细使用过程为，首先启动进气排气回路，空气由进气管9进入放电反应区，放电过程中产生的废气由引风机从排气管10引出。然后，启动等离子体电源1，调整适当的输出电压和频率，使高压电极2和接地极3之间产生放电，形成稳定的放电反应区。启动带式输送机，由电动机6带动传动轮5转动，传动轮5带动输送带4连续匀速前进。进样污泥由上一单元被输送至输送带4上，污泥在进入密闭罩11内。通过在输送带4与密闭罩11接口处装设刮泥板8，平整进入放电反应区的污泥，同时刮泥板8稍嵌入污泥保持密封。
污泥进入放电放应区后，在高频高压电源放电过程中，通入的空气会被大量电离，并形成大量的高能电子、活性自由基(·O、·H、·OH等)和强氧化性分子(O3、H2O2等)，同时伴随着强烈的紫外光产生。放电等离子体产生的这些活性物质作用于污泥，将污泥中的难降解有机污染物氧化降解为低毒小分子，甚至直接矿化为CO2和H2O。而且，高压放电产生的活性物质及紫外光可以对污泥进行灭菌解毒。同时，介质阻挡放电等离子体产生的高温能有效地降低污泥的含水率。
通实验证明，输送带的输送速率(即污泥在放电反应区的停留时间)对污泥处理的效果有较大影响。对某污水厂的污泥进行处理，污泥平均停留时间为10min，挥发性固体含量减少40.6％，污泥含水率降低5.3％，微生物几乎灭亡，恶臭消失。
最后说明的是，以上实例仅限于实验说明本发明的技术方案而非限制。本发明集灭菌解毒、污泥中难降解有机残留物降解和初步脱水为一体，该处理装置具有性能稳定可靠、速度快、结构简单、实用性强、处理效率高等优点，具有较好的应用前景，有望在今后的污泥处理工艺中得到广泛的推广和应用。
Claims (10)
1.一种带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理方法，其特征在于：将待处理污泥由输送带连续输送至位于高压电极与接地极之间的密闭的放电反应区，并向所述的放电反应区通入空气，打开等离子体电源，电流通入所述的高压电极，由所述的输送带作为所述放电反应区介质阻挡放电的阻挡介质，在所述的放电反应区进行介质阻挡放电，产生低温等离子体对输送带上的污泥进行处理，处理后的污泥由输送带输出所述的放电反应区。
2.根据权利要求1所述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理方法，其特征在于：所述的高压电极与接地极之间间距2～10cm；所述的高压电极与接地极为金属导电材质。
3.根据权利要求1所述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理方法，其特征在于：所述的待处理污泥在进入所述的放电反应区之前通过刮泥板平整处理；所述待处理污泥的含水率保持在80％以下。
4.一种带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，其特征在于：它包括输送带、接地极和连接等离子体电源的高压电极，所述的输送带穿过位于高压电极和接地极之间的放电反应区，所述的放电反应区外罩设有密闭罩，所述密闭罩的输送带输入端和输送带输出端分别通过刮泥板密封，所述的密闭罩上还连通有进气管和排气管。
5.根据权利要求4所述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，其特征在于：所述的输送带由电动机和传动轮带动。
6.根据权利要求4所述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，其特征在于：所述进气管的气体出口端和所述排气管的气体入口端分别对称设在所述放电反应区的两端。
7.根据权利要求4或6所述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，其特征在于：所述进气管的气体出口端和所述输送带的带面之间呈20°～40°夹角；所述排气管的气体入口端和所述输送带的带面之间呈20°～40°夹角。
8.根据权利要求4所述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，其特征在于：所述的高压电极与接地极之间间距2～10cm；所述的高压电极与接地极为金属导电材质。
9.根据权利要求4所述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，其特征在于：所述刮泥板的下端呈拱洞形，稍嵌入放在输送带上的污泥中。
10.根据权利要求4所述的带式输送连续式介质阻挡放电等离子体污泥处理装置，其特征在于：所述输送带的材质为耐高温绝缘材料。
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