CN106746466A - 一种电解‑电渗析‑气压压滤联合处理污泥脱水的系统 - Google Patents

一种电解‑电渗析‑气压压滤联合处理污泥脱水的系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电解‑电渗析‑气压压滤联合处理污泥脱水的系统，包括机架、设于机架两端的绝缘板、空压机和若干组并联的单元电解装置，所述单元电解装置为两膜三室电解装置，包括阳极电极板、阳极网板、阳极滤网、滤框、阴极滤网、阴极网板和阴极电极板，所述滤框的底部设有污泥入口，阴极网板和阳极网板的顶部均设有进气口，阴极网板和阳极网板的底部均设有出液口，阴极网板和阳极网板的进气口与空压机相连，阳极电极板和阴极电极板连接大电流稳压稳流电源，同时连接高压脉冲电源，两台电源可交替使用。本发明所提供的系统可实现大电流电解、高压脉冲电渗析和气压压滤连续处理污泥工艺，能直接将污泥含水率脱至50%以下。

Description

一种电解‐电渗析‐气压压滤联合处理污泥脱水的系统
技术领域
本发明属于污泥处理设备技术领域，具体涉及一种污泥脱水系统，尤其涉及一种电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥脱水的系统。
背景技术
随着我国工业化的发展，污泥数量越来越数量庞大，据统计，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂超过3500座，污水处理能力约1.45亿m3/d，年产生含水量80％的污泥3500多万t。这些污泥由活性污泥的生物絮体、菌类细胞构成，无机颗粒中含有有毒有害有机物、重金属离子和含大量细菌的各类微生物。目前，城镇污水处理厂的污泥脱水方式为离心、压榨等脱水方式，这种机械脱水方式只能将污泥含水率脱至80％。国家环境保护部环办[2010]157号《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》要求“污水处理厂以贮存(即不处理处置)为目的将污泥运出厂界的，必须将污泥脱水至含水率50％以下。”因此，将污泥深度脱水处理降低含水率至50％以下，当前污泥减量化、无害化处理目标的迫切需求。
污泥中的水分大致被分为颗粒间的空隙水、毛细水、颗粒的吸附水和内部水四类，各种水分与污泥颗粒结合的程度的关系可以表示为：内部水>吸附水>毛细水>空隙水，越在前结合程度越高，越难除去。机械处理污泥含水率高的主要原因是污泥中菌胶团网络的稳定作用，这些菌胶团很难被机械作用破坏，而且污泥微生物细胞壁的刚性结构阻碍了胞内水分的释放。要将含水率80％以上的污泥进一步脱水，需要对污泥进行预处理，改善污泥的脱水性能后，进一步借助其他措施对污泥进行深度脱水，使污泥泥饼含水率达到50％以下。
目前国内污泥脱水技术主要采用机械脱水，包括有过滤法和离心法。装置主要为污泥离心机和污泥压滤机。污泥离心机是借污泥中固、液比重差所产生的不同离心倾向达到泥水分离。离心脱水机连续生产和自动控制，占地小，但污泥预处理的要求较高。过滤法用的设备有板框压滤机、真空过滤机和带式过滤机。板框压滤机为化工常用设备，过滤推动力大，泥饼含水率较低，进泥、出泥是间歇的，生产率较低。真空过滤机连续进泥，连续出泥，运行平稳，但附属设施较多。带式过滤机是新型的过滤机，有回转带，一边脱水，一边运泥，装置比较复杂。上述机械脱水法主要用于消化污泥和初次沉淀池污泥，污泥如未经化学药剂处理，泥饼含水率一般超过80％。污泥深度脱水方式主要两种，一种加化学试剂调理，如加入絮凝剂、石灰等调理，再进行机械压滤脱水，这种方法污泥量将增加10-20％，并对过滤水产生二次污染。另一种方法为热处理方法，采用加热干燥、太阳能自然烘干等方法提供热能、通过加热方法破坏污泥胶束，解离污泥内部水，热处理消耗大量能源，自然干燥则需要场地堆积污泥，并在干燥过程中容易产生恶臭等，并污染地下水，现在已经被禁止使用。
因此，开发一种可将污泥不经化学处理，直接脱水至泥饼含水率低于50％的工业化设备，对于降低污泥量和污泥处置具有特别重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提出一种电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥脱水的系统，将大电流电解、高压脉冲电渗析和气压压滤技术结合起来，在污泥气压压滤污泥过程中先后通过大电流电解、高电压脉冲电渗解离污泥中的内部水和吸附水，在高气压下将污泥含水率脱至50％以下。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥脱水的系统，包括机架、设于机架两端的绝缘板、空压机和若干组并联的单元电解装置，所述单元电解装置为两膜三室电解装置，包括两侧设有支耳的阳极电极板、阳极网板、阳极滤网、滤框、阴极滤网、阴极网板和阴极电极板，所述滤框的底部设有污泥入口，阴极网板和阳极网板的顶部均设有进气口，阴极网板和阳极网板的底部均设有出液口，所述阳极电极板、阳极网板、阳极滤网、滤框、阴极滤网、阴极网板和阴极电极板通过支耳架设于机架上；
所述阳极滤网、滤框和阴极滤网构成中间室，阳极电极板、阳极网板和阳极滤网构成阳极室，阴极滤网、阴极网板和阴极电极板构成阴极室；
所述阴极网板和阳极网板的进气口与空压机相连；
所述阳极电极板和阴极电极板连有大电流稳压稳流电源，实现大电流电解处理污泥；所述阳极电极板和阴极电极板同时连有高压脉冲电源，两台电源可交替使用。开启空压机，压缩空气将阳极室和阴极室腔体滤液由阳极网板和阴极网板的出液口排出，在阳极和阴极两侧形成空气+网板(PP材料)阳极室绝缘层和阴极室绝缘层；在阳极和阴极两端连接高压脉冲电源，可实现高压电渗析处理泥饼。高压电渗析完成后，增大空压机气压，阳极室和阴极室高压气压压滤中间室泥饼，进一步高压压滤泥饼，实现气体压滤机械处理污泥。
作为优选，所述阳极电极板材料为RuO2-TiO2/Ti涂层电极、IrO2-Ta2O5/Ti涂层电极、PbO2/Ti镀层电极、不锈钢、碳钢，形状为板状；所述的阴极电极板材料为不锈钢、碳钢、钛、Sb5-10wt％铅-锑合金、铅-锑-铜合金，形状为板状，厚度为1-5mm，所述铅-锑-铜合金中Sb5-10wt％、Cu1-3wt％。
作为优选，所述滤框材质为PP或PVC，厚度100-300mm，滤框底部呈倒V形，所述V形夹角为40-90°，从而便于松开空压机后滤框内污泥脱落。
作为优选，其特征在于，所述阳极网板和阴极网板的材质为PP或PVC，厚度30-100mm，开孔率为50-75％。
作为优选，所述阳极滤网和阴极滤网的材质为滤布或多孔弹性材料，所述板状多孔弹性材料为PP、PE或PP/PE复合材料。
作为优选，所述大电流稳压稳流电源规格为：电压范围0-60V，电流范围0-5000A，电压和电流均连续可调。
作为优选，所述高压脉冲电源规格为：脉冲频率10-100Hz，电压0-12KV、脉宽50-500μS，脉冲频率和脉冲宽度可调，电流0-1A。
本发明的有益效果为：
1、本发明所提供的系统将大电流电解、高压脉冲电渗析和气压压滤技术三者结合，不需要加入化学试剂调理污泥，减少了污泥干重，能直接将污泥含水率脱至50％以下。
2、本发明所提供的装置设备简单，维护方便，能耗低。
3、本发明所提供的污泥处理装置适用于建筑污泥、河道淤泥、城市生活污泥、工业污泥等。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为滤框的结构示意图。
图3为阳极网板或阴极网板的结构示意图。
图中，1、滤框，2、阳极滤网，3、阴极滤网，4、阳极网板，5、阴极网板，6、阳极电极板，7、阴极电极板，8、绝缘板，9、空压机，10、机架，11、支耳，12、污泥入口，13、进气口，14、出液口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，但不能将方案中所涉及的技术参数理解为对本发明的限制。
一种电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥脱水的系统，包括机架10、设于机架两端的绝缘板8、空压机9和4组并联的单元电解装置，所述单元电解装置为两膜三室电解装置，包括两侧设有支耳11的阳极电极板6、阳极网板4、阳极滤网2、滤框1、阴极滤网3、阴极网板5和阴极电极板7，所述滤框1的底部设有污泥入口12，阴极网板5和阳极网板4的顶部均设有进气口13，阴极网板5和阳极网板4的底部均设有出液口14，所述阳极电极板6、阳极网板4、阳极滤网2、滤框1、阴极滤网3、阴极网板5和阴极电极板7通过支耳11架设于机架10上；
所述阳极滤网2和阴极滤网3构成中间室，阳极电极板6、阳极网板4和阳极滤网2构成阳极室，阴极滤网3、阴极网板5和阴极电极板7构成阴极室，所述阳极电极板6和阴极电极板7连有大电流稳压稳流电源；
所述阴极网板5和阳极网板4的进气口13与空压机9相连，阳极电极板6和阴极电极板7同时连接高压脉冲电源，大电流稳压稳流电源和脉冲电源之间可交替切换使用。
滤框1为聚丙烯材料，厚度250mm，阴极滤网3和阳极滤网2材料为滤布，阳极网板4和阴极网板5为聚丙烯材料，厚度150mm，网格开孔率65％，阳极电极板6材料为IrO2-TiO2/Ti；阴极电极板7材料为不锈钢，电极和网板之间有密封垫，材料为四氟乙烯，上述组件大小均为为1.0m*1.0m。
试验由城市污水厂污泥泵由泥浆泵入电解装置，污泥从污泥入口12泵入滤框1中，在污泥输入过程中污泥被阴极滤网3和阳极滤网2过滤，直至污泥充满整个滤框1，关闭污泥输入阀门。开启稳压稳流电源，以电流1000A电解5分钟。开启空压机9，以空气压缩泥饼至0.2MPa，泥饼中大部分水被脱出，同时阴极室和阳极室间的滤液从出液口14被排空，在阴极室和阳极室成为空气绝缘层(空气+PP板)，开启高压脉冲稳压稳流电源，以20KV高压(频率50Hz)，脉冲宽度100μS，脉冲处理泥饼5分钟，电流为0A。关闭高压脉冲电源，将空压机9压力增加至0.4MPa，压滤5分钟。测定电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥泥饼的含水率为47.6％。
实施例2-13
按实施例1的方法，在电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥装置中，污泥来自城市污水处理厂，阳极电极板6材料分别采用为RuO2-TiO2/Ti、IrO2-Ta2O5/Ti、PbO2/Ti、不锈钢、碳钢；阴极电极板7材料分别采用不锈钢、碳钢、钛、铅-锑(Sb5-10wt％)合金、铅-锑-铜(Sb5-10wt％、Cu1-3wt％)合金。开启空压机9，以空气压缩泥饼至0.2MPa，泥饼中大部分水被脱出，开启高压脉冲稳压稳流电源，以20KV高压(频率50Hz)，脉冲处理泥饼5分钟，电流为0A。所得泥饼含水量如表3所示，所得泥饼含水量如表1所示。
表1不同电解材料电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥结果
实施例14-17
按实施例1方法，由泵输入来源不同的污泥。阳极电极板6为不锈钢，阴极电极板7为不锈钢，以电流1000A电解5分钟。开启空压机9，以空气压缩泥饼至0.2MPa，泥饼中大部分水被脱出，开启高压脉冲稳压稳流电源，以20KV高压(频率50Hz)，脉冲处理泥饼5分钟，电流为0A。所得泥饼含水量如表2所示。
表2不同来源污泥电解-电渗-气压压滤联合处理污泥结果
实施例 污泥类型 污泥来源 电流/A 脉冲电压/KV 含水率/％
14 城市污泥 城市污水厂 1000 20 47.6
15 生化污泥 工业企业 1000 20 58.2
16 河道淤泥 运河淤泥 1000 20 44.9
17 建筑泥浆 建筑工地 1000 20 32.6
以上仅列举了本发明的优选实施方案，本发明的保护范围并不限制于此，本领域技术人员在本发明权利要求范围内所作的任何改变均落入本发明保护范围内。

Claims (7)

1.一种电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥脱水的系统，其特征在于，所述系统包括机架(10)、设于机架两端的绝缘板(8)、空压机(9)和若干组并联的单元电解装置，所述单元电解装置为两膜三室电解装置，包括两侧设有支耳(11)的阳极电极板(6)、阳极网板(4)、阳极滤网(2)、滤框(1)、阴极滤网(3)、阴极网板(5)和阴极电极板(7)，所述滤框(1)的底部设有污泥入口(12)，阴极网板(5)和阳极网板(4)的顶部均设有进气口(13)，阴极网板(5)和阳极网板(4)的底部均设有出液口(14)，所述阳极电极板(6)、阳极网板(4)、阳极滤网(2)、滤框(1)、阴极滤网(3)、阴极网板(5)和阴极电极板(7)通过支耳(11)架设于机架(10)上；
所述阳极滤网(2)、滤框和阴极滤网(3)构成中间室，阳极电极板(6)、阳极网板(4)和阳极滤网(2)构成阳极室，阴极滤网(3)、阴极网板(5)和阴极电极板(7)构成阴极室；
所述阴极网板(5)和阳极网板(4)的进气口(13)与空压机(9)相连；
所述阳极电极板(6)和阴极电极板(7)连接大电流稳压稳流电源，同时连接高压脉冲电源，两台电源可交替使用。
2.如权利要求1所述的电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥脱水的系统，其特征在于，所述阳极电极板(6)材料为RuO2-TiO2/Ti涂层电极、IrO2-Ta2O5/Ti涂层电极、PbO2/Ti镀层电极、不锈钢、碳钢，形状为板状；所述的阴极电极板(7)材料为不锈钢、碳钢、钛、Sb5-10wt%铅-锑合金、铅-锑-铜合金，形状为板状，厚度为1-5mm，所述铅-锑-铜合金中Sb5-10wt%、Cu1-3wt%。
3.如权利要求1所述的电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥脱水的系统，其特征在于，所述滤框(1)材质为PP或PVC，厚度100-300mm，滤框(1)底部呈倒V形，所述V形夹角为40-90°。
4.如权利要求1所述的电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥脱水的系统，其特征在于，所述阳极网板(4)和阴极网板(5)的材质为PP或PVC，厚度30-100mm，开孔率为50-75%。
5.如权利要求1所述的电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥脱水的系统，其特征在于，所述阳极滤网(2)和阴极滤网(3)的材质为滤布或多孔弹性材料，所述板状多孔弹性材料为PP、PE或PP/PE复合材料。
6.如权利要求1所述的电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥脱水的系统，其特征在于，所述大电流稳压稳流电源规格为：电压范围0-60V，电流范围0-5000A，电压和电流均连续可调。
7.如权利要求1所述的电解-电渗析-气压压滤联合处理污泥脱水的系统，其特征在于，所述高压脉冲电源规格为：脉冲频率10-100Hz，电压0-12KV、脉宽50-500μS，脉冲频率和脉冲宽度可调，电流0-1A。
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