CN107055985B - 一种附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其由滤袋式板框压滤机或隔膜式板框压滤机改装而得，所述滤袋式板框压滤机或隔膜式板框压滤机包括止推板、压紧板、滤板和/或滤框、横梁、过滤材料、压紧装置和集液槽组件，所述的改装是将滤袋式板框压滤机的滤板改装成电极组件，或者将隔膜式板框压滤机的滤框改成电极组件，压滤机两端电极组件连接直流电源，压滤机的其他构件和连接关系保留不变。本发明应用于污泥脱水，具有以下优点：(1)可将污泥深度脱水至50％以下，便于污泥直接外运和资源化利用；(2)不产生二次污染，不需要加入絮凝剂，减少污泥量；(3)设备简单，操作简便；(4)所用的电极材料、成本低、电极维护方便。

Description

一种附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置
技术领域
本发明涉及一种污泥深度脱水的装置，是一种联合电解方法和压滤技术深度脱水处理生化污泥的设备，属于固体废弃物处理领域。
背景技术
污泥包括城市污水处理厂的终端废弃物和各工业企业的终端排放废弃物。随着我国工业化的发展，我国每年的污水排放量已达到5.11×104亿吨。污水处理所产生的污泥具有较高的含水量，由于水分与污泥颗粒结合的特性，采用机械方法脱除具有一定的限制，污泥中的有机质含量、灰分比例特别是絮凝剂的添加量对于最终含固率有着重要影响。一般来说，目前的脱水设备只能将污泥含水率脱至80%左右。这样的泥饼含水率仍然较高，具有流体性质，其处置难度和成本仍然较高，因此有必要进一步减量。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，开发污泥的深度脱水技术和设备是当前污泥无害化、减量化处理目标的迫切需求。
目前国内污水、污泥深度脱水技术（污泥脱水至含水率50%以下），通常污泥先进行预处理，改善脱水性能后再脱水。通用的预处理方法是投加无机盐或高分子混凝剂和热处理法。机械脱水法有过滤法和离心法。离心法是借污泥中固、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。过滤是将湿污泥用滤层(多孔性材料如滤布、金属丝网)过滤，使水分(滤液)渗过滤层，脱水污泥(滤饼)则被截留在滤层上。过滤法用的设备有真空过滤机、板框压滤机和带式过滤机。真空过滤机连续进泥，连续出泥，运行平稳，但附属设施较多。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。带式过滤机是新型的过滤机，有回转带，一边运泥，一边脱水，装置比较复杂。上述机械脱水法主要用于初次沉淀池污泥和消化污泥，污泥如未经化学药剂处理，泥饼含水率一般超过80%。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
本发明的目的是针对目前污水和污泥脱水设备处理泥饼含水率高、达不到外运及后处理要求的现状，提供一种附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其由滤袋式板框压滤机或隔膜式板框压滤机改装而得，所述滤袋式板框压滤机或隔膜式板框压滤机包括止推板、压紧板、滤板和/或滤框、横梁、过滤材料、压紧装置和集液槽组件，所述的改装是将滤袋式板框压滤机的滤板改装成电极组件，或者将隔膜式板框压滤机的滤板改成电极组件，压滤机两端电极组件连接直流电源，压滤机的其他构件和连接关系保留不变；
其中，所述的电极组件为空心框体，长、宽、厚度和压滤机的其他构件匹配，所述电极组件设置有与电极组件的内部腔体隔绝的污水进入管道，所述电极组件的两个侧面上局部均匀开孔使压滤液能进入电极组件的内部腔体，所述电极组件上还设置有压滤液出口，使得流入电极组件内部腔体的压滤液可由压滤液出口汇入集液槽组件；
所述的电极组件构成复极式电极，每个电极组件的正面和背面采用的电极材料为金属或带涂层的金属，其中带涂层的金属电极为一面为涂层、另一面为金属的电极。
本发明所述的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，电极组件为复极式电极，滤框即为电解槽腔体，过滤材料构成电解槽隔膜，组成复极式电解装置。其中单元电解槽数量优选1-50组。所述电极组件的电极材料中，所述金属具体可以是不锈钢或钛，所述的涂层可以是铱钛氧化物、钌钛氧化物或铱钽氧化物；优选电极组件的正面和背面分别采用的电极材料为不锈钢-不锈钢、钛-铱钛氧化物/钛、钛-钌钛氧化物/钛、不锈钢-铱钛氧化物/钛、不锈钢-钌钛氧化物/钛。
本发明对于压滤机装置的污水进水口和出口位置不做限定，中间进污水、底部和顶部出水或者是顶部进污水、顶部出水等均适用于本发明。
本发明中，所述电极组件两侧设置支耳，支耳外套绝缘材料悬挂在横梁上，和压滤机其他构件匹配。
本发明中，需要保持电极组件之间不短路。滤袋式板框压滤机的电极组件通过滤框间隔，保持电极之间不短路。而隔膜式板框压滤机在相邻电极组件之间设置有绝缘板，以保持电极之间不短路。
进一步，止推板和压紧板采用原有材料和结构，并分别在靠电极组件一侧衬绝缘板。
更进一步，所述的绝缘板优选PP材料。
进一步，过滤材料可以是滤布或弹性多孔材料，其中弹性多孔材料构成压滤机的隔膜。
进一步，弹性多孔材料可以是PP、PVC、PP/PE等材料。
本发明所述的附加电解法深度脱水污泥的板框压滤机装置，应用于污泥脱水时，先将含有污泥的污水经通入该装置，压滤成污泥后，开启直流电解，电解一段时间后再增加压力压滤，可获取含水率低于50%的污泥泥饼。
本发明应用于城市污泥、工业污泥、河道污泥脱水，现有的板框压滤机比较，具有以下突出的优点：（1）联合机械脱水可将污泥深度脱水至50%以下，便于污泥的直接外运和资源化利用；（2）不产生二次污染，不需要加入絮凝剂，减少污泥量；（3）可在原有的滤袋式板框压滤机或隔膜式板框压滤机简易改装，设备简单，操作简便；（4）所用的电极材料、成本低、电极维护方便。
附图说明
图1是本发明的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置示意图，其中1-正极接线柱，2-负极接线柱，3-电极组件，4-滤框，5-压紧装置，6-横梁（扁铁架），7-压紧板（采用PP材料，和外壳绝缘），8-止推板（采用PP材料，和外壳绝缘），9-压滤液出口，10-污水进口。
图2a和2b是本发明的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置的电极组件的示意图以及正面（背面）图，其中，11-压滤液出孔，12-污水进入管道。
图3是本发明的附加电解法污泥深度脱水的隔膜式板框压滤机装置的一种实施方式的截面示意图，其中：3-电极组件，9-压滤液出口，10-污水进口，13-压滤腔体，14-压滤机隔膜，15-电极正面，16-电极背面，17-绝缘板。
具体实施方式
为了使本发明的目的和技术方案及优点更加清楚，本发明用以下实施例进行说明，但本发明不局限于这些例子。
装置构件参照图1-图3：如图1所示附加电解法深度脱水污泥板框压滤装置，保留板框压滤机滤框4，压紧装置5，横梁（扁铁架）6，压紧板（采用PP材料，和外壳绝缘）7，止推板（采用PP材料，和外壳绝缘）8，压滤液出口9，污水进口10。在滤框之间插入电极组件3替代原板框压滤机滤板，电极组件双面采用不锈钢-不锈钢，其中压滤机两端（紧挨止推板和压紧板）的电极组件分别装有正极接线柱1、负极接线柱2，分别连接电源的正极和负极。电极组件的电极正面和背面均开有小孔，压滤液出孔11和电极组件的内部腔体连通，正极接线柱1和负极接线柱2为不锈钢，电极组件支耳其外包PP材料，架在扁铁架上并和扁铁架6之间绝缘。电源采用高电压低电流的脉冲直流电源。
图3为附加电解隔膜式板框压滤机的截面示意图，电极组件3外套有压滤机隔膜14，电极组件结构为T型结构，中间为空心腔体，电极材料为不锈钢-不锈钢，电极正面15和背面16开孔便于压滤液流入，电极组件3之间通过隔膜-绝缘板（PP板）-隔膜压紧密封并保持电极之间不短路。电极组件3之间构成压滤腔体13。装置保留隔膜压滤机气体反冲脱泥，或液体反冲脱泥装置。
装置脱水工艺：污泥泵将含污泥的污水，泵入（从中间或从底部）板框压滤机滤框或隔膜式压滤机腔体，按普通压滤机压滤操作，通过泵压力或充气压滤至0.3-0.5MPa。然后开启电解，采用高压脉冲直流电解，通过电场破坏污泥中的菌束结构，电解1-5分钟结束，再增加压滤至0.5-1.0MPa，继续压滤脱水，获取含水率低于50%的污泥泥饼。
实施例1-6
在附加电解板框式压滤机电解装置中，电极组件的正面和背面分别为不锈钢-不锈钢、钛-铱钛氧化物/钛、钛-钌钛氧化物/钛、不锈钢-铱钛氧化物/钛、不锈钢-钌钛氧化物/钛。压滤机电极组件共15组，构成复极式电解装置。污水厂经过生化处理的污泥，先以0.3MPa压力压滤，再开启电解以1000V总电压电解2分钟，再以0.8MPa压力压滤。泥饼含水率表1所示。
表1 不同电极组件板框压滤机深度脱水污水厂污泥结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
实施例7-9
在附加电解隔膜式板框压滤机电解装置中，电极组件的正面和背面分别为不锈钢-不锈钢、钛-铱钛氧化物/钛、不锈钢-钌钛氧化物/钛。压滤机电极组件共15组，构成复极式电解装置。污水厂经过生化处理的污泥，先以0.3MPa压力压滤，再开启电解以1000V总电压电解2分钟，再以0.8MPa压力压滤，通过反冲气体脱泥饼。泥饼含水率表1所示。
表2 附加电解隔膜式板框压滤机深度脱水污水厂污泥结果
Figure DEST_PATH_IMAGE004
实施例10-13
附加电解隔膜式板框压滤机处理污泥，加入不同来源的污泥。复极式电极为不锈钢-不锈钢，电解电压为1000V，电解2-5分钟，电解后压滤压力0.8MPa。电解深度处理污泥结果如表3所示。
表3 不同来源污泥附加电解隔膜式板框压滤机处理结果
实施例 污泥类型 污泥来源 电压/V 压力/MPa 含水率/%
10 生化污泥 污水厂 1000 0.8 47.7
11 生化污泥 工业企业 1000 0.8 50.2
12 河道淤泥 运河 1000 0.8 34.7
13 建筑泥浆 建筑工地 1000 0.8 31.2

Claims (10)

1.一种附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其由隔膜式板框压滤机改装而得，所述隔膜式板框压滤机包括止推板、压紧板、滤板、横梁、过滤材料、压紧装置和集液槽组件，所述的改装是将隔膜式板框压滤机的滤板改成电极组件，压滤机两端电极组件连接直流电源，压滤机的其他构件和连接关系保留不变；电源采用高电压低电流的脉冲直流电源，总电压为1000V，采用高压脉冲直流电解，通过脉冲电场破坏污泥中的菌束结构；
所述的电极组件为空心框体，长、宽、厚度和压滤机的其他构件匹配，所述电极组件设置有与电极组件的内部腔体隔绝的污水进入管道，所述电极组件的两个侧面上局部均匀开孔使压滤液能进入电极组件的内部腔体，所述电极组件上还设置有压滤液出口，使得流入电极组件内部腔体的压滤液可由压滤液出口汇入集液槽组件；
所述的电极组件构成复极式电极，每个电极组件的正面和背面采用的电极材料为金属或带涂层的金属，其中带涂层的金属电极为一面为涂层、另一面为金属的电极。
2.如权利要求1所述的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其特征在于：所述电极组件的电极材料中，所述金属是不锈钢或钛，所述的涂层是铱钛氧化物、钌钛氧化物或铱钽氧化物。
3.如权利要求2所述的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其特征在于：电极组件的背面和正面分别采用的电极材料为不锈钢和不锈钢，钛和铱钛氧化物/钛，钛和钌钛氧化物/钛，不锈钢和铱钛氧化物/钛，或者不锈钢和钌钛氧化物/钛。
4.如权利要求1~3之一所述的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其特征在于：所述电极组件两侧设置支耳，支耳外套绝缘材料悬挂在横梁上，和压滤机其他构件匹配。
5.如权利要求1~3之一所述的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其特征在于：隔膜式板框压滤机在相邻电极组件之间设置有绝缘板。
6.如权利要求5所述的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其特征在于：所述的绝缘板为PP材料。
7.如权利要求1~3之一所述的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其特征在于：止推板和压紧板采用原有材料和结构，并分别在靠电极组件一侧衬绝缘板。
8.如权利要求7所述的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其特征在于：所述的绝缘板为PP材料。
9.如权利要求1~3之一所述的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其特征在于：过滤材料是弹性多孔材料。
10.如权利要求9所述的附加电解法污泥深度脱水的板框压滤机装置，其特征在于：弹性多孔材料是PP、PVC或PP/PE材料。
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